WO1996025446A1 - Biodegradable polymers, process for producing them and their use in preparing biodegradable mouldings - Google Patents

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WO1996025446A1
WO1996025446A1 PCT/EP1996/000457 EP9600457W WO9625446A1 WO 1996025446 A1 WO1996025446 A1 WO 1996025446A1 EP 9600457 W EP9600457 W EP 9600457W WO 9625446 A1 WO9625446 A1 WO 9625446A1
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mol
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biodegradable
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PCT/EP1996/000457
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Volker Warzelhan
Gunter Pipper
Ursula Seeliger
Peter Bauer
Udo Pagga
Motonori Yamamoto
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Basf Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Biodegradable polymers processes for their production and their use for the production of biodegradable moldings
  • the present invention relates to biodegradable polyester P1, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of
  • (a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 alkanediols and Cs-Cirj-cycloalkanediols,
  • the molar ratio of (al) to (a2) being selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, with the proviso that the polyester P1 has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight polyester PI at one temperature of 25 ° C) and have a melting point in the range of 50 to 170 ° C, and with the further proviso that from 0.01 to 5 mol%, based on the molar amount of component (al) used, a Ver ⁇ uses bond D with at least three groups capable of ester formation for the production of the polyester P1, and the further requirement that the polyester P1 have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being chosen to be greater than one.
  • the invention relates to polymers and biodegradable thermoplastic molding compositions according to subclaims, processes for their production, their use for producing biodegradable moldings and adhesives, biologically Degradable moldings, foams and blends with starch, obtainable from the polymers or molding compositions according to the invention.
  • Polymers that are biodegradable, i.e. which decay under environmental influences in a reasonable and verifiable period of time have been known for some time.
  • the degradation usually takes place hydrolytically and / or oxidatively, but mostly through the action of microorganisms such as bacteria, yeasts, fungi and algae.
  • Y.Tokiwa and T. Suzuki describe the enzymatic degradation of aliphatic polyesters, for example also polyesters based on succinic acid and aliphatic diols.
  • EP-A 565,235 describes aliphatic copolyesters containing (-NH-C (O) O -) groups ("urethane units")
  • Copolyesters of EP-A 565,235 are obtained by reacting a prepoly ester - obtained by reacting essentially succinic acid and an aliphatic diol - with a diisocyanate, preferably hexamethylene diisocyanate.
  • the reaction with the diisocyanate is necessary according to EP-A 565,235, since the polycondensation alone gives only polymers with molecular weights which do not have satisfactory mechanical properties.
  • the decisive disadvantage is the use of succinic acid or its ester derivatives for the preparation of the copolyesters, because succinic acid or its
  • copolyesters based on predominantly aromatic dicarboxylic acids and aliphatic diols are known, at least 85 mol% of the polyester diol residue consisting of a terephthalic acid residue.
  • the hydrophilicity of the copolyester is increased and the crystallinity is reduced by modifications such as the incorporation of up to 2.5 mol% of metal salts of 5-sulfoisophthalic acid or short-chain ether diol segments such as diethylene glycol.
  • this is intended to enable biodegradation of the copolyesters.
  • a disadvantage of these copolyesters is that biodegradation by microorganisms has not been demonstrated, but rather only the behavior towards hydrolysis in boiling water or in some cases also with water at 60 ° C. has been carried out.
  • polyesters which are largely aromatic Dicarboxylic acid units and aliphatic diols such as PET (polyethylene terephthalate) and PBT (polybutylene terephthalate), are not enzymatically degradable. This also applies to copolyesters that contain blocks made up of aromatic dicarboxylic acid units and aliphatic diols.
  • Adipic or sebacic acid Adipic or sebacic acid.
  • a disadvantage of these copolyesters is that moldings produced therefrom, in particular films, have inadequate mechanical properties.
  • the object of the present invention was therefore biological, i.e. by microorganisms to provide degradable polymers which do not have these disadvantages.
  • the polymers according to the invention should be producible from known and inexpensive monomer units and should be water-insoluble.
  • the biological degradation by microorganisms should not be achieved at the expense of the mechanical properties, in order not to limit the number of application areas.
  • the polyesters P1 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 50,000, preferably from 6,000 to 45,000, particularly preferably from 8,000 to 35,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350, preferably from 50 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polyester PI at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 170, preferably from 60 to 160 ° C, and the further proviso that the polyester P1 have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of Carboxyl end groups to hydroxyl end groups choose greater than one, preferably greater than two.
  • M n molecular weight in the range from 5,000 to 50,000, preferably from 6,000 to 45,000, particularly preferably from 8,000 to 35,000 g /
  • the polyester P1 is obtained according to the invention by using a mixture consisting essentially of
  • Di-Ci-C ⁇ -alkyl esters such as dimethyl, diethyl, dipropyl, dibutyl, dipentyl and dihexyl adipate, or mixtures thereof, preferably adipic acid and dimethyl adipate, or mixtures thereof,
  • terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof in particular the di-Ci-C ⁇ -alkyl esters such as dimethyl, diethyl, dipropyl, dibutyl, dipentyl or dihexyl terephthalate, or mixtures thereof , preferably terephthalic acid and dimethyl terephthalate, or mixtures thereof, and
  • 0 to 5 preferably from 0 to 3, particularly preferably from 0.1 to 2 mol% of a compound containing sulfonate groups,
  • (a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 -alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols,
  • molar ratio of (al) to (a2) is selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, preferably from 0.6: 1 to 1.1: 1.
  • the sulfonate group-containing compound used is usually an alkali metal or alkaline earth metal salt of a sulfonate group-containing dicarboxylic acid or its ester-forming derivatives, preferably alkali metal salts of 5-sulphoisophthalic acid or mixtures thereof, particularly preferably the sodium salt.
  • the compound used as dihydroxy compounds (a2) is a compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 -alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols, such as ethylene glycol, 1,2-, 1,3-propanediol, 1,2 -, 1,4-butanediol, 1, 5-pentanediol or 1, 6-hexanediol, especially ethylene glycol, 1,3-propanediol and 1,4-butanediol, cyclopentanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and mixtures thereof.
  • C 2 -C 6 -alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols such as ethylene glycol, 1,2-, 1,3-propanediol
  • At least one compound D having at least three groups capable of ester formation is used.
  • the compounds D preferably contain three to ten functional groups which are capable of forming ester bonds. Particularly preferred compounds D have three to six functional groups of this type in the molecule, in particular three to six hydroxyl groups and / or carboxyl groups. Examples include:
  • Trimethylolpropane trimethylolethane
  • the melt viscosity can be changed as desired, the impact strength increased and the crystallinity of the polymers or molding compositions according to the invention reduced.
  • reaction of dimethyl esters of component a1 with component a2 at temperatures in the range from 160 to 230 ° C. in the melt at atmospheric pressure is advantageously carried out under an inert gas atmosphere.
  • a molar excess of component a2, based on component al, is advantageously used in the production of the biodegradable polyester P1, for example up to 2 1/2 times, preferably up to 1.67 times.
  • the biodegradable polyester P1 is usually prepared with the addition of suitable, known catalysts such as metal compounds based on the following elements such as Ti, Ge, Zn, Fe, Mn, Co, Zr, V, Ir, La, Ce, Li and Ca, preferably organometallic compounds based on these metals, such as salts of organic acids, alkoxides, acetylacetonates and the like, particularly preferably based on zinc, tin and titanium.
  • suitable, known catalysts such as metal compounds based on the following elements such as Ti, Ge, Zn, Fe, Mn, Co, Zr, V, Ir, La, Ce, Li and Ca, preferably organometallic compounds based on these metals, such as salts of organic acids, alkoxides, acetylacetonates and the like, particularly preferably based on zinc, tin and titanium.
  • component (a1) When using dicarboxylic acids or their anhydrides as component (a1), their esterification with component (a2) can take place before, simultaneously or after the transesterification.
  • component (a2) When using dicarboxylic acids or their anhydrides as component (a1), their esterification with component (a2) can take place before, simultaneously or after the transesterification.
  • the process described in DE-A 23 26 026 is used for the production of modified polyalkylene terephthalates.
  • the mixture is generally heated to a temperature under reduced pressure or in an inert gas stream, for example from nitrogen, with further heating
  • the polycondensation to the desired molecular weight taking into account the molar ratio of the carboxyl end groups to hydroxyl end groups, which is chosen to be greater than 1, preferably greater than 2.
  • the desired end group ratio can be set
  • polyester P1 by adding an appropriate amount of polyfunctional carboxylic acids or their derivatives, preferably dicarbon Acid anhydrides such as succinic anhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride or trimellitic anhydride if polyester P1 predominantly has hydroxyl end groups due to the use of an excess of component a2.
  • dicarbon Acid anhydrides such as succinic anhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride or trimellitic anhydride if polyester P1 predominantly has hydroxyl end groups due to the use of an excess of component a2.
  • stabilizers can also be added in this process step if desired.
  • Such stabilizers are, for example, those in EP-A 13 461, US 4,328,049 or in B. Fortunato et al., Polymer Vol. 35, No. 18, pp. 4006 to 4010, 1994, Butterworth-
  • Heinemann Ltd. described phosphorus compounds. Some of these can also act as deactivators of the catalysts described above. Examples include: organophosphite, phosphonous acid and phosphorous acid. As compounds which act only as stabilizers are exemplified: trialkyl phosphite, triphenyl phosphite, trialkyl phosphates, phenyl phosphate tri- and tocopherol (vitamin E, available for example as UVI nul ® 2003AO (BASF)).
  • the weight ratio of catalyst to biodegradable polyester P1 is usually in the range from 0.01: 100 to 3: 100, preferably from 0.05: 100 to 2: 100, it also being possible to use smaller amounts, such as 0.0001, for highly active titanium compounds : 100.
  • the catalyst can be used right at the start of the reaction, immediately shortly before the excess diol is separated off or, if desired, also distributed in several portions during the production of the biodegradable polyester P1. If desired, various catalysts or mixtures thereof can also be used.
  • the biodegradable polyesters P2 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 80,000, preferably from 6,000 to 45,000, particularly preferably from 10,000 to 40,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 450 , preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight polyester P2 at a temperature of 25 ° C.) and a melting point have in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C. and have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end
  • the biodegradable polyesters P2 are obtained by reacting a mixture consisting essentially of
  • 0 to 5 preferably from 0 to 3, particularly preferably from 0.1 to 2 mol% of a compound containing sulfonate groups,
  • the molar ratio of (bl) to (b2) being in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, preferably from 0.6: 1 to 1.1: 1,
  • component (b3) from 0.01 to 100, preferably from 0.1 to 80% by weight, based on component (b1), a hydroxycarboxylic acid B1, and
  • component (b4) from 0 to 5, preferably from 0 to 4, particularly preferably from 0.01 to 3.5 mol%, based on component (b1), compound D, where the hydroxycarboxylic acid B1 is defined by the formulas Ia or Ib
  • G represents a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH 2 ) n -, where n is an integer of 1, 2, 3, 4 or 5, preferably 1 and 5, -C (R) H- and -C (R) HCH 2 , where R represents methyl or ethyl.
  • biodegradable polyesters P2 are expediently prepared analogously to the preparation of the polyester P1, it being possible for the hydroxycarboxylic acid B1 to be added both at the start of the reaction and after the esterification or transesterification stage.
  • the hydroxycarbonic acid B1 used is: glycolic acid, D-, L-, D, L-lactic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, their cyclic derivatives such as glycolide (1,4-dioxane-2,5-dione ), D-, L-dilactide (3, 6-dimethyl-l, 4-dioxane-2,5-dione), p-hydroxybenzoic acid and their oligomers and polymers such as 3-polyhydroxybutyric acid, polyhydrox valeric acid, polylactide (for example as EcoPLA ® (Fa.
  • the biodegradable polyesters Ql according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 100000, preferably from 8000 to 80,000, by a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o -Dichlorobenzene / phenol (50/50 wt .-%) at a concentration of 0.5 wt.% Polyester Ql at a temperature of 25 ° C), and a melting point in the range of 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C, and have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being greater than one, preferably greater than 2.
  • the polyester Ql are obtained by reacting a mixture consisting essentially of
  • component (c3) 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD, compound D.
  • the biodegradable polyester PWD is generally obtainable by reacting essentially the components (a1) and (a2), the molar ratio of (a1) to (a2) being in the range from 0.4: 1 to 1.5 : 1, preferably from 0.6: 1 to 1.25: 1, with the proviso that the polyester PWD has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000, preferably from 6,000 to 35,000, ql mol, a viscosity number in Range from 30 to 350, preferably from 50 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5 wt .-% polyester PWD at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range from 50 to 170, preferably from 60 to 160 ° C, and have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being greater than one, preferably
  • the reaction of the polyester P1 and / or PWD with the hydroxycarboxylic acid B1, if desired in the presence of the compound D, is preferably carried out in the melt at temperatures in the range from 120 to 260 ° C. under an inert gas atmosphere, if desired also under reduced pressure. You can work batchwise or continuously, for example in stirred tanks or (reaction) extruders.
  • the reaction can be accelerated by adding known transesterification catalysts (see those described above in the preparation of the polyester P1).
  • a preferred embodiment relates to polyester Q1 with block structures formed from the components P1 and B1: when cyclic derivatives of B1 (compounds Ib) are used, when reacting with the biodegradable polyester P1 by a so-called “ring-opening polymerization", triggered by the end groups of P1, in a manner known per se with polyester Ql Block structures are obtained (for "ring-opening polymerization” see Encycl. Of Polymer. Science and Eng. Vol. 12, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 1988, pp. 36 to 41).
  • the reaction can be carried out with the addition of customary catalysts, such as the transesterification catalysts already described above, tin octanoate is particularly preferred (see also Encycl. Of Polymer. Science and Eng. Vol. 12, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1988, pp. 36 to 41).
  • the desired block structures can be obtained by reaction with the polyesters P1 in stirred tanks or extruders through the choice of reaction conditions, such as temperature, residence time and addition of Transesterification catalysts such as those mentioned above can be obtained.
  • reaction conditions such as temperature, residence time and addition of Transesterification catalysts such as those mentioned above can be obtained.
  • From J. of Appl. Polym. Sei., Vol. 32, pp. 6191 to 6207, John Wiley & Sons, 1986 and from Makromol. Chemie, Vol. 136, pp. 311 to 313, 1970 discloses that block copolymers and then random copolymers can first be obtained from polyesters in the melt from a blend by the reaction of transesterification reactions.
  • the biodegradable polyesters Q2 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 6000 to 60,000, preferably from 8,000 to 50,000, particularly preferably from 10,000 to 40,000 g / mol, by a viscosity number in the range from 30 to 340, preferably from 50 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (50/50% by weight) at a concentration of 0.5% by weight polyester Q2 at a temperature of 25 ° C.), and a melting point in the range from 50 to 170 ° C, preferably from 60 to 160 ° C.
  • M n molecular weight
  • the polyesters Q2 are obtained by reacting a mixture consisting essentially of
  • bisoxazoline Cl can be used in all common bisoxazolines.
  • Corresponding bisoxazolines are described, for example, in DE-A 39 15 874 (commercially available under the name Loxamid®). Further bisoxazolines are described in WO 94/03523 (PCT / EP 93/01986).
  • Particularly preferred bisoxazolines C1 are bisoxazolines of the general formula II
  • the bisoxazolines C1 of the general formula II are generally obtainable by the process from Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), pp. 287-288.
  • bisoxazolines are 2,2'-bis (2-oxazoline), bis (2-oxazolinyl) methane, 1,2-bis (2-oxazolinyl) ethane, 1,3-bis (2-oxazolinyl) propane, 1 , 4-bis (2-oxazolinyl) butane, 1,4-bis (2-oxazolinyl) benzene, 1,2-bis (2-oxazolinyl) benzene and 1,3-bis (2-oxazolinyl) benzene.
  • the polyester Pl and / or PWD is preferably reacted with the bisoxazoline Cl in the melt (see also: J. Appl. Polym. Science, Vol. 33, pp. 3069-3079 (1987)), care being taken that if possible no side reactions occur which can lead to crosslinking or gel formation.
  • the reaction is usually carried out at temperatures in the range from 120 to 260 ° C., preferably from 130 to 240 ° C., particularly preferably 140 to 220 ° C., the addition of the bisoxazoline advantageously in several portions or continuously.
  • reaction of the polyester Pl and / or the PWD with the bisoxazoline Cl can also be carried out in the presence of common inert solvents such as toluene, methyl ethyl ketone or dimethylformamide (“DMF”) or mixtures thereof, where the reaction temperature is generally in the range from 80 to
  • the reaction with the bisoxazoline Cl can be carried out batchwise or continuously, for example in stirred tanks, reaction extruders or via mixing heads.
  • the biodegradable polymers TI according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000, preferably from 11,000 to 50,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer TI at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C.
  • M n molecular weight
  • biodegradable polymers TI are obtained according to the invention by using a polyester Ql according to claim 3
  • a chain extension is usually achieved in this way, the polymer chains obtained preferably having a block structure.
  • the reaction is usually carried out analogously to the preparation of the polyester Q2.
  • the biodegradable polymers T2 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000, particularly preferably from 11,000 to 50,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer T2 at a temperature of 25 ° C.) and one Melting point in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C.
  • the biodegradable polymers T2 are obtained by reacting the polyester Q2 with
  • component (f2) 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD and of the polyester Q2, compound D,
  • the biodegradable polymers T3 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer T3 at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C.
  • M n molecular weight in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000 g / mol
  • a viscosity number in the range from 30 to 450 preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer
  • the biodegradable polymers T3 are obtained by (gl) polyester P2, or (g2) a mixture consisting essentially of polyester P1 and 0.01 to 50, preferably 0.1 to 40% by weight, based on the polyester P1, hydroxycarboxylic acid B1, or (g3) a mixture consisting essentially of polyesters P1, which have a different composition from one another, with
  • polyester P2 is used, the repeating units of which are randomly distributed in the molecule.
  • polyester P2 whose polymer chains have block structures.
  • Such polyesters P2 are generally accessible by appropriate selection, in particular of the molecular weight, of the hydroxycarboxylic acid B1. According to previous observations, this is generally done when using a high molecular weight hydroxycarboxylic acid B1, in particular with a p greater than 10, only an incomplete transesterification, for example also in the presence of the deactivators described above (see J.of Appl. Polym. Sc. Vol. 32, pp. 6191 to 6207, John Wiley & Sons, 1986, and Makrom. Chemie, Vol. 136, Pp. 311 to 313, 1970). If desired, the reaction can also be carried out in solution with the solvents mentioned in the preparation of the polymers TI from the polyesters Ql and the bisoxazoline Cl.
  • the biodegradable thermoplastic molding compositions T4 are obtained by, in a manner known per se, preferably with the addition of customary additives such as stabilizers, processing aids, fillers, etc. (see J. of Appl. Polym. Sc, Vol. 32, Pp. 6191 to 6207, John Wiley & Sons, 1986; WO 92/0441; EP 515,203; KunststoffStoff-Handbuch, Vol. 3/1, Carl Hanser Verlag Kunststoff, 1992, pp. 24 to 28)
  • customary additives such as stabilizers, processing aids, fillers, etc.
  • high molecular weight hydroxycarboxylic acids B1 such as polycaprolactone or polylactide or polyglycolide or polyhydroxyalkanoates such as 3-polyhydroxybutyric acid with a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 150,000, preferably from 10,000 to 100,000 g / mol, or a mixture, are used 3-polyhydroxybutyric acid and polyhydroxyvaleric acid.
  • M n molecular weight
  • a further preferred embodiment relates to a blend which can be obtained by mixing from 99.5 to 40, preferably from 99.5 to 60% by weight polyester PI according to claim 1 or polyester Q2 according to claim 4 or polyester PWD according to claim 3 and from 0.5 to 60, preferably from 0.5 to 40% by weight of a high molecular weight hydroxycarboxylic acid B1, particularly preferably polylactide, polyglycolide, 3-polyhydroxybutyric acid and polycaprolactone.
  • Such blends can be completely biodegraded and, according to the observations made to date, have very good mechanical properties.
  • thermoplastic molding compositions T4 are preferably obtained by observing short mixing times, for example when the mixing is carried out in an extruder.
  • mixing parameters in particular the mixing time and, if desired, the use of deactivators, molding compositions are also accessible which predominantly have blend structures, i.e. the mixing process can be controlled in such a way that transesterification reactions can also take place at least in part.
  • 0 to 50, preferably 0 to 30 mol% of the adipic acid, or its ester-forming derivatives or mixtures thereof can be achieved by at least one other aliphatic C 4 -C 10 -o or cycloaliphatic Cs-Cio-dicarboxylic acid or dimer fatty acid such as succinic acid, glutaric acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid or sebacic acid or an ester derivative such as their di-Ci-C ⁇ -alkyl ester or their anhydrides such as succinic anhydride, or their mixtures, replace, preferably succinic acid, succinic anhydride, sebacic acid, sebacic acid and di-Ci-C ⁇ -alkyl esters such as dimethyl, diethyl, di-n-propyl, diisobutyl, di-n-pentyl, dineopentyl, di-n-hexyl esters thereof, especially
  • a particularly preferred embodiment relates to the use as component (a1) of the mixture of succinic acid, adipic acid and glutaric acid described in EP-A 7445 and their Ci-C ⁇ -alkyl esters, especially the dimethyl ester and diisobutyl ester.
  • aromatic dicarboxylic acid such as isophthalic acid, phthalic acid or 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, preferably isophthalic acid, or an ester derivative such as a di-Ci-C ⁇ -alkyl ester, especially the dimethyl ester, or mixtures thereof.
  • the different polymers according to the invention can be worked up in the customary manner by isolating the polymers, or, in particular if the polyesters P1, P2, Q1 and Q2 are to be reacted further, by not isolating the polymers but processing them immediately .
  • the polymers according to the invention can be applied to coating substrates by rolling, brushing, spraying or pouring.
  • Preferred coating underlays are those that are compostable or rot like moldings made of paper, cellulose or starch.
  • the polymers according to the invention can also be used for the production of moldings which are compostable.
  • shaped bodies disposable items such as dishes, cutlery, garbage bags, films for agriculture for the early harvest, packaging films and containers for growing plants.
  • the polymers according to the invention can be spun into threads in a manner known per se.
  • the threads can be drawn by conventional methods, drawing twists, drawing bobbins, drawing warping, drawing finishing and drawing texturing.
  • the stretching to so-called plain yarn can take place in one and the same operation (fully drawn yarn or fully oriented yarn), or in a separate operation.
  • Stretch warping, stretch finishing and stretch texturing are generally carried out in a separate process from spinning.
  • the threads can be further processed into fibers in a manner known per se. Flat structures are then accessible from the fibers by • weaving, knitting or knitting.
  • the moldings, coating compositions and threads etc. described above can also contain fillers which are used in any stage or during the polymerization process subsequently, for example, can be incorporated into a melt of the polymers according to the invention.
  • fillers Based on the polymers according to the invention, from 0 to 80% by weight of fillers can be added. Suitable fillers are, for example, carbon black, starch, lignin powder, cellulose fibers, natural fibers such as sisal and hemp, iron oxides, clay minerals, ores, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate and titanium dioxide.
  • the fillers can also contain stabilizers such as tocopherol (vitamin E), organic phosphorus compounds, mono-, di- and polyphenols, hydroquinones, diarylamines, thioethers, UV stabilizers, nucleating agents such as talc and lubricants and mold release agents Based on hydrocarbons, fatty alcohols, higher carboxylic acids, metal salts of higher carboxylic acids such as calcium and zinc stearate, and montan waxes.
  • stabilizers such as tocopherol (vitamin E), organic phosphorus compounds, mono-, di- and polyphenols, hydroquinones, diarylamines, thioethers, UV stabilizers, nucleating agents such as talc and lubricants and mold release agents
  • Such stabilizers etc. are described in detail in Kunststoff-Handbuch, Vol. 3/1, Carl Hanser Verlag, Kunststoff, 1992, pp. 24 to 28.
  • the polymers according to the invention can also be colored as desired by adding organic or inorganic dyes.
  • the dyes can also be regarded as fillers.
  • a particular field of application of the polymers according to the invention relates to their use as a compostable film or a compostable coating as the outer layer of diapers.
  • the outer position of the diapers effectively prevents the passage of liquids which are absorbed by the fluff and superabsorbers, preferably biodegradable superabsorbers, for example based on crosslinked polyacrylic acid or crosslinked polyacrylamide, in the inside of the diaper.
  • a fiber fleece made of a cellulose material can be used as the inner layer of the diaper.
  • the outer layer of the diapers described is biodegradable and thus compostable. It disintegrates during composting, so that the entire diaper rots, while diapers provided with an outer layer made of, for example, polyethylene cannot be composted without prior comminution or costly separation of the polyethylene film.
  • polymers and molding compositions according to the invention relate to the production of adhesives in a manner known per se (see, for example, Encycl. Of Polym. Sc. And Eng. Vol. 1, "Adhesive Compositions", pp. 547 to 577).
  • the polymers and molding compositions according to the invention can also be processed with suitable tackifying thermoplastic resins, preferably natural resins, by the methods described there.
  • suitable tackifying thermoplastic resins preferably natural resins
  • the polymers and molding compositions according to the invention can also be further processed into solvent-free adhesive systems such as hot-melt films.
  • Another preferred area of application relates to the production of completely degradable blends with starch mixtures (preferably with thermoplastic starch as described in WO 90/05161) analogously to the process described in DE-A 42 37 535.
  • starch mixtures preferably with thermoplastic starch as described in WO 90/05161
  • the polymers and thermoplastic molding compositions according to the invention can advantageously be used as a synthetic blend component on account of their hydrophobic nature, their mechanical properties, their complete biodegradability, their good compatibility with thermoplastic starch and not least because of their favorable raw material base.
  • Another use of the polymers and molding compositions according to the invention relates to the production of foams, the procedure generally being known (see EP-A 372,846; Handbook of Polymeric foams and Foa Technology, Hanser Publisher, Kunststoff, 1991, Pp. 375 to 408).
  • the polymer or molding composition according to the invention is first melted, if desired with addition of up to 5% by weight of compound D, preferably pyromellitic dianhydride and trimellitic anhydride, then mixed with a blowing agent and the mixture thus obtained is subjected to reduced pressure by extrusion, where the foaming arises.
  • the advantages of the polymers according to the invention compared to known biodegradable polymers lie in a cheap raw material base with readily available starting materials such as adipic acid, terephthalic acid and common diols, in interesting mechanical properties by combining "hard” (through the aromatic dicarboxylic acids such as, for example, terephthalic acid) and “Soft” (due to the aliphatic dicarboxylic acids, such as adipic acid) segments in the polymer chain and the variation of the applications by simple modifications, in a good degradation behavior by microorganisms, especially in the compost and in the soil, and in a certain resistance to Microorganisms in aqueous systems at room temperature, which for many applications rich is particularly advantageous.
  • the statistical attack of the aromatic dicarboxylic acids of the components (a1) in various polymers enables the biological attack and thus achieves the desired biodegradability.
  • the polymers were cooled in a mill with liquid nitrogen or dry ice and finely ground (the larger the surface of the ground material, the faster the enzymatic breakdown).
  • 30 mg of finely ground polymer powder and 2 ml of a 20 mmol aqueous K 2 HP0 4 / KH 2 P0 4 buffer solution (pH value: 7.0) were placed in an Eppendorf reagent tube (2 ml) and 3 h equilibrated on a swivel at 37 ° C.
  • 100 units of lipase from either Rhizopus arrhi- zu, Rhizopus delemar or Pseudomonas pl. added and incubated for 16 h at 37 ° C with stirring (250 rpm) on the swivel.
  • the reaction mixture was then passed through a Millipore ® membrane
  • DOC dissolved organic carbon
  • the ⁇ DOC values determined can be regarded as a measure of the enzymatic degradability of the samples. They are shown respectively in comparison with a measurement with powder of polycaprolactone ® Tone P 787 (Union Carbide). When evaluating, it must be ensured that the data are not absolutely quantifiable. The relationship between the surface of the ground material and the speed of the enzymatic degradation has already been mentioned above. Furthermore, the enzyme activities can also fluctuate. The molecular weights were measured by means of gel permeation chromatography (GPC):
  • hydroxyl number OH number
  • acid number SZ
  • test was repeated without test substance (blank sample).
  • V2 consumption of the standard solution without test substance in ml
  • Acetic anhydride p.A. (Merck, Item No. 42) Pyridine p.A. (Riedel de Haen, Art.No. 33638) Acetic acid p.A. (Merck, Item No. 1,00063) Acetylation reagent: 810 ml pyridine, 100 ml
  • test substance Approximately 1 to 1.5 g of test substance were weighed exactly and mixed with 10 ml of toluene and 10 ml of pyridine and then heated to 95 ° C. After dissolving, the mixture was cooled to room temperature, 5 ml of water and 50 ml of THF were added, and 0.1 N ethanol. KOH standard solution titrated.
  • VI Consumption of the standard solution with test substance in ml
  • V2 Consumption of the standard solution without test substance in ml.
  • DOC dissolved organic carbon
  • DMT dimethyl terephthalate
  • PCL Polycaprolacton® Tone P 787 (Union Carbide)
  • PMDA pyromellitic dianhydride
  • SZ acid number TBOT: tetrabutyl orthotitanate
  • VZ viscosity number (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of
  • the DSC measurements were carried out with a DSC device 912 + Thermal Analyzer 990 from DuPont. The temperature and enthalpy calibration was carried out in the usual way. The sample weight was typically 13 mg. Heating and cooling rates - unless otherwise noted - were 20 K / min. The samples were measured under the following conditions: 1. heating run on samples in the delivery state, 2. rapid cooling from the melt, 3. heating run on samples cooled from the melt (samples from 2). The second DSC runs served to enable a comparison between the different samples after impressing a uniform thermal history.
  • Tm 93 ° C (DSC, delivery status), T g : -39 ° C
  • T m 99 ° C
  • T g -31 ° C (DSC, delivery status)

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Abstract

Biodegradable polyesters P1 obtainable through the reaction of a mixture consisting essentially of: (a1) a mixture consisting essentially of 35 to 95 mol.% adipic acid, ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, 5 to 65 mol.% terephthalic acid, ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and 0 to 5 mol.% of a compound containing sulphonate groups, in which the sum of the individual mol percentages is 100; and (a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C2-C6alkane diols and C5-C10cycloalkane diols, the molar ratio of (a1) to (a2) being in the range from 0.4:1 to 1.5:1, provided that the polyesters P1 have a molecular weight (Mn) in the range from 5000 to 50 000 g/mol, a viscosity index in the range from 30 to 350 g/ml (measured in o-dichlorobenzol/phenol (weight ratio 50/50), at a concentration of 0.5 wt.% polyesters P1 at a temperature of 25 °C) and a melting point in the range from 50 to 170 °C, and with the further provisos that from 0.01 to 5 mol.% related to the molar quantity of the component (a1) used of a compound D with at least three groups capable of ester formation are added to product the polyesters P1 and that the polyesters P1 contain both hydroxyl and carboxyl terminal groups, the molar ratio of carboxyl to hydroxyl terminal groups being greater than one. The invention also relates to further biodegradable polymers and thermoplastic casting compounds, process for their production, their use in the manufacture of biodegradable casting compounds and adhesives, biodegradable mouldings, foams and blends with starch obtainable from the polymers or casting compounds of the invention.

Description

Biologisch abbaubare Polymere, Verfahren zu deren Herstellung so¬ wie deren Verwendung zur Herstellung bioabbaubarer FormkörperBiodegradable polymers, processes for their production and their use for the production of biodegradable moldings
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft biologisch abbaubare Polyester Pl, erhältlich durch Reaktion einer Mischung, bestehend im wesentlichen ausThe present invention relates to biodegradable polyester P1, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of
(al) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(al) a mixture consisting essentially of
35 bis 95 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,35 to 95 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 65 mol-% Terephthalsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 65 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Verbindung,0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% beträgt, undthe sum of the individual mol percentages being 100 mol%, and
(a2) einer DihydroxyVerbindung, ausgewählt aus der Gruppe be¬ stehend aus C2-C6-Alkandiolen und Cs-Cirj-Cycloalkandiolen,(a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 alkanediols and Cs-Cirj-cycloalkanediols,
wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt, mit der Maßgabe, daß die Polyester Pl ein Mole- kulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 350 g/ml (gemessen in o- Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzen¬ tration von 0,5 Gew.-% Polyester Pl bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 170°C aufweisen, und mit der weiteren Maßgabe, daß man von 0,01 bis 5 mol-%, bezogen auf die Molmenge der eingesetzten Komponente (al) , eine Ver¬ bindung D mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen zur Herstellung der Polyester Pl einsetzt, sowie der weiteren Maßgabe, daß die Polyester Pl sowohl Hydroxyl- als auch Carboxyl- endgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylend¬ gruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins wählt.the molar ratio of (al) to (a2) being selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, with the proviso that the polyester P1 has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight polyester PI at one temperature of 25 ° C) and have a melting point in the range of 50 to 170 ° C, and with the further proviso that from 0.01 to 5 mol%, based on the molar amount of component (al) used, a Ver¬ uses bond D with at least three groups capable of ester formation for the production of the polyester P1, and the further requirement that the polyester P1 have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being chosen to be greater than one.
Des weiteren betrifft die Erfindung Polymere und biologisch abbaubare thermoplastische Formmassen gemäß Unteransprüche, Ver- fahren zu deren Herstellung, deren Verwendung zur Herstellung biologisch abbaubarer Formkörper sowie Klebstoffe, biologisch abbaubare Formkörper, Schäume und Blends mit Stärke, erhältlich aus den erfindungsgemäßen Polymeren bzw. Formmassen.Furthermore, the invention relates to polymers and biodegradable thermoplastic molding compositions according to subclaims, processes for their production, their use for producing biodegradable moldings and adhesives, biologically Degradable moldings, foams and blends with starch, obtainable from the polymers or molding compositions according to the invention.
Polymere, die biologisch abbaubar sind, d.h. die unter ümweltein- flüssen in einer angemessenen und nachweisbaren Zeitspanne zer¬ fallen, sind seit einiger Zeit bekannt. Der Abbau erfolgt dabei in der Regel hydrolytisch und/oder oxidativ, zum überwiegenden Teil jedoch durch die Einwirkung von Mikroorganismen wie Bakte¬ rien, Hefen, Pilzen und Algen. Y.Tokiwa und T. Suzuki (Nature, Bd. 270, S. 76-78, 1977) beschreiben den enzymatischen Abbau von aliphatischen Polyestern, beispielsweise auch Polyester auf der Basis von Bernsteinsäure und aliphatischer Diole.Polymers that are biodegradable, i.e. which decay under environmental influences in a reasonable and verifiable period of time have been known for some time. The degradation usually takes place hydrolytically and / or oxidatively, but mostly through the action of microorganisms such as bacteria, yeasts, fungi and algae. Y.Tokiwa and T. Suzuki (Nature, Vol. 270, pp. 76-78, 1977) describe the enzymatic degradation of aliphatic polyesters, for example also polyesters based on succinic acid and aliphatic diols.
In der EP-A 565,235 werden aliphatische Copolyester, enthaltend (-NH-C(O)O-]-Gruppen ("Urethan-Einheiten") , beschrieben. DieEP-A 565,235 describes aliphatic copolyesters containing (-NH-C (O) O -) groups ("urethane units")
Copolyester der EP-A 565,235 werden durch Umsetzung eines Präpo¬ lyesters - erhalten durch Umsetzung von im wesentlichen Bernsteinsäure und eines aliphatischen Diols - mit einem Diiso- cyanat, bevorzugt Hexamethylendiisocyanat, erhalten. Die Umsezung mit dem Diisocyanat ist gemäß der EP-A 565,235 erforderlich, da durch die Polykondensation alleine nur Polymere mit solchen Mole¬ kulargewichten erhalten werden, die keine befriedigenden mechani¬ schen Eigenschaften aufweisen. Von entscheidendem Nachteil ist die Verwendung von Bernsteinsäure oder deren Esterderivate zur Herstellung der Copolyester, weil Bernsteinsäure bzw. derenCopolyesters of EP-A 565,235 are obtained by reacting a prepoly ester - obtained by reacting essentially succinic acid and an aliphatic diol - with a diisocyanate, preferably hexamethylene diisocyanate. The reaction with the diisocyanate is necessary according to EP-A 565,235, since the polycondensation alone gives only polymers with molecular weights which do not have satisfactory mechanical properties. The decisive disadvantage is the use of succinic acid or its ester derivatives for the preparation of the copolyesters, because succinic acid or its
Derivate teuer und in nicht genügender Menge auf dem Markt ver¬ fügbar sind. Außerdem werden bei Verwendung von Bernsteinsäure als einziger Säurekomponente die daraus hergestellten Polyester nur extrem langsam abgebaut.Derivatives are expensive and not available in sufficient quantities on the market. In addition, when using succinic acid as the only acid component, the polyesters produced from it are broken down extremely slowly.
Aus der WO 92/13019 sind Copolyester auf Basis überwiegend aroma¬ tischer Dicarbonsäuren und aliphatischer Diole bekannt, wobei mindestens 85 mol-% des Polyesterdiolrestes aus einem Terephthal- säurerest bestehen. Durch Modifikationen wie den Einbau von bis zu 2,5 Mol-% Metallsalze der 5-Sulfoisophthalsäure oder kurz- kettigen Etherdiol-Segmenten wie Diethylenglycol wird die Hydro- philie des Copolyesters gesteigert und die Kristallinität vermin¬ dert. Hierdurch soll gemäß der WO 92/13019 ein biologischer Abbau der Copolyester ermöglicht werden. Nachteilig an diesen Copolye- stern ist jedoch, daß ein biologischer Abbau durch Mikroorganis¬ men nicht nachgewiesen wurde, sondern lediglich das Verhalten ge¬ genüber Hydrolyse in kochendem Wasser oder in manchen Fällen auch mit Wasser von 60°C durchgeführt wurde.From WO 92/13019 copolyesters based on predominantly aromatic dicarboxylic acids and aliphatic diols are known, at least 85 mol% of the polyester diol residue consisting of a terephthalic acid residue. The hydrophilicity of the copolyester is increased and the crystallinity is reduced by modifications such as the incorporation of up to 2.5 mol% of metal salts of 5-sulfoisophthalic acid or short-chain ether diol segments such as diethylene glycol. According to WO 92/13019, this is intended to enable biodegradation of the copolyesters. A disadvantage of these copolyesters, however, is that biodegradation by microorganisms has not been demonstrated, but rather only the behavior towards hydrolysis in boiling water or in some cases also with water at 60 ° C. has been carried out.
Nach Angaben von Y.Tokiwa und T.Suzuki (Nature, Bd. 270, 1977 oder J. of Appl. Polymer Science, Bd. 26, S. 441-448, 1981) ist davon auszugehen, daß Polyester, die weitgehend aus aromatischen Dicarbonsäure-Einheiten und aliphatischen Diolen aufgebaut sind, wie PET (Polyethylenterephthalat) und PBT (Polybutylen- terephthalat) , enzymatisch nicht abbaubar sind. Dies gilt auch für Copolyester, die Blöcke, aufgebaut aus aromatischen Dicarbon- säureeinheiten und aliphatischen Diolen, enthalten.According to Y.Tokiwa and T.Suzuki (Nature, Vol. 270, 1977 or J. of Appl. Polymer Science, Vol. 26, pp. 441-448, 1981) it can be assumed that polyesters which are largely aromatic Dicarboxylic acid units and aliphatic diols, such as PET (polyethylene terephthalate) and PBT (polybutylene terephthalate), are not enzymatically degradable. This also applies to copolyesters that contain blocks made up of aromatic dicarboxylic acid units and aliphatic diols.
Witt et al. (Handout zu einem Poster auf dem International Work¬ shop des Royal Institute of Technology, Stockholm, Schweden, vom 21. bis 23.04.94) beschreiben biologisch abbaubare Copolyester auf der Basis von 1,3-Propandiol, Terephthalsäureester undWitt et al. (Handout for a poster at the International Workshop of the Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, from April 21 to 23, 1994) describe biodegradable copolyesters based on 1,3-propanediol, terephthalic acid ester and
Adipin- oder Sebazinsäure. Nachteilig an diesen Copolyestern ist, daß daraus hergestellte Formkörper, insbesondere Folien, unzu¬ reichende mechanische Eigenschaften aufweisen.Adipic or sebacic acid. A disadvantage of these copolyesters is that moldings produced therefrom, in particular films, have inadequate mechanical properties.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, biologisch, d.h. durch Mikroorganismen, abbaubare Polymere bereitzustellen, die diese Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sollten die erfindungsgemäßen Polymere aus bekannten und preiswerten Monomer¬ bausteinen herstellbar und wasserunlöslich sein. Des weiteren sollte es möglich sein, durch spezifische Modifikationen wie Kettenverlängerung, Einbau von hydrophilen Gruppen und verzwei¬ gend wirkenden Gruppen, maßgeschneiderte Produkte für die ge¬ wünschten erfindungsgemäßen Anwendungen zu erhalten. Dabei sollte der biologische Abbau durch Mikroorganismen nicht auf Kosten der mechanischen Eigenschaften erreicht werden, um die Zahl der An¬ wendungsgebiete nicht einzuschränken.The object of the present invention was therefore biological, i.e. by microorganisms to provide degradable polymers which do not have these disadvantages. In particular, the polymers according to the invention should be producible from known and inexpensive monomer units and should be water-insoluble. Furthermore, it should be possible to obtain customized products for the desired applications according to the invention by specific modifications such as chain extension, incorporation of hydrophilic groups and branching groups. The biological degradation by microorganisms should not be achieved at the expense of the mechanical properties, in order not to limit the number of application areas.
Demgemäß wurden die eingangs definierten Polymere und thermoplastischen Formmassen gefunden.Accordingly, the polymers and thermoplastic molding compositions defined at the outset were found.
Des weiteren wurden Verfahren zu deren Herstellung, deren Verwen¬ dung zur Herstellung biologisch abbaubarer Formkörper und Kleb¬ stoffe sowie biologisch abbaubare Formkörper, Schäume, Blends mit Stärke und Klebstoffe, erhältlich aus den erfindungsgemäßen Poly- meren und Formmassen, gefunden.Furthermore, processes for their production, their use for the production of biodegradable moldings and adhesives, and biodegradable moldings, foams, blends with starch and adhesives, obtainable from the polymers and molding compositions according to the invention, have been found.
Die erfindungsgemäßen Polyester Pl sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000, vorzugsweise von 6000 bis 45000, besonders bevorzugt von 8000 bis 35000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 350, vorzugsweise von 50 bis 300 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Ver¬ hältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polyester Pl bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Be¬ reich von 50 bis 170, vorzugsweise von 60 bis 160°C, sowie der weiteren Maßgabe, daß die Polyester Pl sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins, bevor¬ zugt größer als zwei wählt.The polyesters P1 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 50,000, preferably from 6,000 to 45,000, particularly preferably from 8,000 to 35,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350, preferably from 50 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polyester PI at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 170, preferably from 60 to 160 ° C, and the further proviso that the polyester P1 have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of Carboxyl end groups to hydroxyl end groups choose greater than one, preferably greater than two.
Die Polyester Pl erhält man erfindungsgemäß, indem man eine Mischung, bestehend im wesentlichen ausThe polyester P1 is obtained according to the invention by using a mixture consisting essentially of
(al) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(al) a mixture consisting essentially of
35 bis 95, vorzugsweise von 45 bis 80 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon, insbesondere die35 to 95, preferably 45 to 80 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof, in particular those
Di-Ci-Cβ-alkylester wie Dimethyl-, Diethyl-, Dipropyl-, Dibutyl-, Dipentyl- und Dihexyladipat, oder deren Mischungen, bevorzugt Adipinsäure und Dimethyladipat, oder Mischungen davon,Di-Ci-Cβ-alkyl esters such as dimethyl, diethyl, dipropyl, dibutyl, dipentyl and dihexyl adipate, or mixtures thereof, preferably adipic acid and dimethyl adipate, or mixtures thereof,
5 bis 65, vorzugsweise 20 bis 55 π.ol-%, Terephthalsäure oder esterbildende Derivate davon, insbesondere die Di-Ci-Cε-alkylester wie Dimethyl-, Diethyl-, Dipropyl-, Dibutyl-, Dipentyl- oder Dihexylterephthalat, oder deren Mischungen, bevorzugt Terephthalsäure und Dimethyltereph- thalat, oder Mischungen davon, und5 to 65, preferably 20 to 55 π.ol%, terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof, in particular the di-Ci-Cε-alkyl esters such as dimethyl, diethyl, dipropyl, dibutyl, dipentyl or dihexyl terephthalate, or mixtures thereof , preferably terephthalic acid and dimethyl terephthalate, or mixtures thereof, and
0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 3, besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Ver- bindung,0 to 5, preferably from 0 to 3, particularly preferably from 0.1 to 2 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% be¬ trägt, undthe sum of the individual mol percentages being 100 mol%, and
(a2) einer Dihydrox erbindung, ausgewählt aus der Gruppe be¬ stehend aus C2-C6~Alkandiolen und Cs-Cio-Cycloalkandiolen,(a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 -alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols,
wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1, vorzugsweise von 0,6:1 bis 1,1:1 wählt, zur Reaktion bringt.wherein the molar ratio of (al) to (a2) is selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, preferably from 0.6: 1 to 1.1: 1.
Als sulfonatgruppenhaltige Verbindung setzt man üblicherweise ein Alkali- oder Erdalkalimetallsalz einer sulfonatgruppenhaltigen Dicarbonsäure oder deren esterbildende Derivate ein, bevorzugt Alkalimetallsalze der 5-Sulphoisophthalsäure oder deren Mischungen, besonders bevorzugt das Natriumsalz.The sulfonate group-containing compound used is usually an alkali metal or alkaline earth metal salt of a sulfonate group-containing dicarboxylic acid or its ester-forming derivatives, preferably alkali metal salts of 5-sulphoisophthalic acid or mixtures thereof, particularly preferably the sodium salt.
Als Dihydroxyverbindungen (a2) setzt man erfindungsgemäß eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C2-C6~Alkan- diolen und Cs-Cio-Cycloalkandiolen, ein wie Ethylenglykol, 1,2-, 1,3-Propandiol, 1,2-, 1,4-Butandiol, 1, 5-Pentandiol oder 1, 6-Hexandiol, insbesondere Ethylenglykol, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol, Cyclopentandiol, 1,4-Cyclohexandiol, 1, 2-Cyclo- hexandimethanol, 1,4-Cyclohexandimethanol, sowie Mischungen da¬ raus, ein.According to the invention, the compound used as dihydroxy compounds (a2) is a compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 -alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols, such as ethylene glycol, 1,2-, 1,3-propanediol, 1,2 -, 1,4-butanediol, 1, 5-pentanediol or 1, 6-hexanediol, especially ethylene glycol, 1,3-propanediol and 1,4-butanediol, cyclopentanediol, 1,4-cyclohexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and mixtures thereof.
Des weiteren verwendet man erfindungsgemäß 0,01 bis 5, vorzugs¬ weise von 0,05 bis 4 mol-%, bezogen auf die Komponente (al) , min¬ destens eine Verbindung D mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen.Furthermore, according to the invention from 0.01 to 5, preferably from 0.05 to 4 mol%, based on component (al), at least one compound D having at least three groups capable of ester formation is used.
Die Verbindungen D enthalten bevorzugt drei bis zehn funktioneile Gruppen, welche zur Ausbildung von Esterbindungen fähig sind. Be¬ sonders bevorzugte Verbindungen D haben drei bis sechs funktio¬ neile Gruppen dieser Art im Molekül, insbesondere drei bis sechs Hydroxylgruppen und/oder Carboxylgruppen. Beispielhaft seien ge- nannt:The compounds D preferably contain three to ten functional groups which are capable of forming ester bonds. Particularly preferred compounds D have three to six functional groups of this type in the molecule, in particular three to six hydroxyl groups and / or carboxyl groups. Examples include:
Weinsäure, Citronensäure, Äpfelsäure;Tartaric acid, citric acid, malic acid;
Trimethylolpropan, Trimethylolethan;Trimethylolpropane, trimethylolethane;
Pentaerythrit; Polyethertriole;Pentaerythritol; Polyether triols;
Glycerin;Glycerin;
Trimesinsäure;Trimesic acid;
Trimellitsäure, -anhydrid;Trimellitic acid, anhydride;
Pyromellitsäure, -dianhydrid und Hydroxyisophthalsäure.Pyromellitic acid, dianhydride and hydroxyisophthalic acid.
Beim Einsatz von Verbindungen D, die einen Siedepunkt unterhalb von 200°C aufweisen, kann bei der Herstellung der Polyester Pl ein Anteil vor der Reaktion aus dem Polykondensationsgemisch ab- destillieren. Es ist daher bevorzugt, diese Verbindungen in einer frühen Verfahrensstufe wie der Umesterungs- bzw. Veresterungs¬ stufe zuzusetzen, um diese Komplikation zu vermeiden und um die größtmögliche Regelmäßigkeit ihrer Verteilung innerhalb des Poly- kondensats zu erzielen.When using compounds D which have a boiling point below 200 ° C., a fraction of the polyester P1 can be distilled off from the polycondensation mixture before the reaction. It is therefore preferred to add these compounds in an early process stage, such as the transesterification or esterification stage, in order to avoid this complication and to achieve the greatest possible regularity of their distribution within the polycondensate.
Im Falle höher als 200°C siedender Verbindungen D können diese auch in einer späteren Verfahrensstufe eingesetzt werden.In the case of compounds D boiling above 200 ° C., these can also be used in a later process step.
Durch Zusatz der Verbindung D kann beispielsweise die Schmelz- Viskosität in gewünschter Weise verändert, die Schlagzähigkeit erhöht und die Kristallinität der erfindungsgemäßen Polymere bzw. Formmassen herabgesetzt werden.By adding the compound D, for example, the melt viscosity can be changed as desired, the impact strength increased and the crystallinity of the polymers or molding compositions according to the invention reduced.
Die Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester Pl ist grund- sätzlich bekannt (Sorensen und Campbell, "Preparative Methods of Polymer Chemistry", Interscience Publishers, Inc., New York, 1961, Seiten 111 bis 127; Encyl. of Poly . Science and Eng., Bd. 12, 2. Ed., John Wiley & Sons, 1988, S. 1 bis 75; Kunststoff- Handbuch, Band 3/1, Carl Hanser Verlag, München, 1992, S. 15 bis 23 (Herstellung von Polyestern) ; WO 92/13019; EP-A 568,593; EP-A 565,235; EP-A 28,687), so daß sich nähere Angaben hierüber erübrigen.The production of the biodegradable polyester PI is known in principle (Sorensen and Campbell, "Preparative Methods of Polymer Chemistry", Interscience Publishers, Inc., New York, 1961, pages 111 to 127; Encyl. Of Poly. Science and Eng. , Vol. 12, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 1988, pp. 1 to 75; Kunststoff-Handbuch, Volume 3/1, Carl Hanser Verlag, Munich, 1992, pp. 15 to 23 (production of polyesters); WO 92/13019; EP-A 568,593; EP-A 565,235; EP-A 28,687), so that further details are unnecessary.
So kann man beispielsweise die Umsetzung von Dimethylestern der Komponente al mit der Komponente a2 ("Umesterung") bei Temperatu¬ ren im Bereich von 160 bis 230°C in der Schmelze bei Atmosphären- druck vorteilhaft unter Inertgasatmosphäre durchführen.For example, the reaction of dimethyl esters of component a1 with component a2 ("transesterification") at temperatures in the range from 160 to 230 ° C. in the melt at atmospheric pressure is advantageously carried out under an inert gas atmosphere.
Vorteilhaft wird bei der Herstellung des biologisch abbaubaren Polyesters Pl ein molarer Überschuß der Komponente a2, bezogen auf die Komponente al, verwendet, beispielsweise bis zum 2 l/2fachen, bevorzugt bis zum l,67fachen.A molar excess of component a2, based on component al, is advantageously used in the production of the biodegradable polyester P1, for example up to 2 1/2 times, preferably up to 1.67 times.
Üblicherweise erfolgt die Herstellung des biologisch abbaubaren Polyesters Pl unter Zugabe von geeigneten, an sich bekannten Katalysatoren wie Metallverbindungen auf der Basis folgender Ele- mente wie Ti, Ge, Zn, Fe, Mn, Co, Zr, V, Ir, La, Ce, Li, und Ca, bevorzugt metallorganische Verbindungen auf der Basis dieser Me¬ talle wie Salze organischer Säuren, Alkoxide, Acetylacetonate und ähnliches, insbesondere bevorzugt auf Basis von Zink, Zinn und Titan.The biodegradable polyester P1 is usually prepared with the addition of suitable, known catalysts such as metal compounds based on the following elements such as Ti, Ge, Zn, Fe, Mn, Co, Zr, V, Ir, La, Ce, Li and Ca, preferably organometallic compounds based on these metals, such as salts of organic acids, alkoxides, acetylacetonates and the like, particularly preferably based on zinc, tin and titanium.
Bei Verwendung von Dicarbonsäuren oder deren Anhydride als Kompo¬ nente (al) kann deren Veresterung mit Komponente (a2) vor, gleichzeitig oder nach der Umesterung stattfinden. In einer be¬ vorzugten Ausführungsform verwendet man das in der DE-A 23 26 026 beschriebene Verfahren zur Herstellung modifizierter Polyalkylen- terephthalate.When using dicarboxylic acids or their anhydrides as component (a1), their esterification with component (a2) can take place before, simultaneously or after the transesterification. In a preferred embodiment, the process described in DE-A 23 26 026 is used for the production of modified polyalkylene terephthalates.
Nach der Umsetzung der Komponenten (al) und (a2) wird in der Regel unter vermindertem Druck oder in einem Inertgasström, bei- spielsweise aus Stickstoff, bei weiterem Erhitzen auf eineAfter the reaction of components (al) and (a2), the mixture is generally heated to a temperature under reduced pressure or in an inert gas stream, for example from nitrogen, with further heating
Temperatur im Bereich von 180 bis 260°C die Polykondensation bis zum gewünschten Molekulargewicht unter Berücksichtigung des Mol¬ verhältnisses der Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen, das man größer als 1, vorzugsweise größer als 2, wählt, durchgeführt.Temperature in the range from 180 to 260 ° C., the polycondensation to the desired molecular weight taking into account the molar ratio of the carboxyl end groups to hydroxyl end groups, which is chosen to be greater than 1, preferably greater than 2.
Das gewünschte Endgruppenverhältnis kann man einstellenThe desired end group ratio can be set
- durch einen entsprechenden Überschuß der Komponente al,by a corresponding excess of component al,
- durch eine entsprechend lange Polykondensationszeit unter gleichzeitiger Entfernung des Diols bei einem Überschuß an Komponente a2, oder- by a correspondingly long polycondensation time with simultaneous removal of the diol with an excess of component a2, or
- durch Zugabe einer entsprechenden Menge an polyfunktionellen Carbonsäuren oder deren Derivate, bevorzugt Dicarbon- Säureanhydride wie Bernsteinsäureanhydrid, Phthalsäure- anhydrid, PyromellitSäureanhydrid oder TrimellitSäureanhydrid, wenn Polyester Pl durch Einsatz eines Überschusses an Kompo¬ nente a2 überwiegend Hydroxylendgruppen aufweist.by adding an appropriate amount of polyfunctional carboxylic acids or their derivatives, preferably dicarbon Acid anhydrides such as succinic anhydride, phthalic anhydride, pyromellitic anhydride or trimellitic anhydride if polyester P1 predominantly has hydroxyl end groups due to the use of an excess of component a2.
Um unerwünschte Abbau- und/oder Nebenreaktionen zu vermeiden, kann man -in dieser Verfahrensstufe gewünschtenfalls auch Stabili¬ satoren zusetzen. Solche Stabilisatoren sind beispielsweise die in der EP-A 13 461, US 4,328,049 oder in B. Fortunato et al., Polymer Vol. 35, Nr. 18, S. 4006 bis 4010, 1994, Butterworth-In order to avoid undesired degradation and / or side reactions, stabilizers can also be added in this process step if desired. Such stabilizers are, for example, those in EP-A 13 461, US 4,328,049 or in B. Fortunato et al., Polymer Vol. 35, No. 18, pp. 4006 to 4010, 1994, Butterworth-
Heinemann Ltd., beschriebenen Phosphor-Verbindungen. Diese können zum Teil auch als Deaktivatoren der oben beschriebenen Katalysatoren wirken. Beispielhaft seien genannt: Organophosp- hite, phosphonige Säure und phosphorige Säure. Als Verbindungen, die nur als Stabilisatoren wirken seien beispielhaft genannt: Trialkylphosphite, Triphenylphosphit, Trialkylphosphate, Tri- phenylphosphat und Tocopherol (Vitamin E; beispielsweise als Uvi- nul®2003AO (BASF) erhältlich).Heinemann Ltd., described phosphorus compounds. Some of these can also act as deactivators of the catalysts described above. Examples include: organophosphite, phosphonous acid and phosphorous acid. As compounds which act only as stabilizers are exemplified: trialkyl phosphite, triphenyl phosphite, trialkyl phosphates, phenyl phosphate tri- and tocopherol (vitamin E, available for example as UVI nul ® 2003AO (BASF)).
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Copolymere, beispielsweise im Verpackungsbereich z.B. für Nah¬ rungsmittel, ist es in der Regel wünschenswert, den Gehalt an eingesetztem Katalysator so gering als möglich zu wählen sowie keine toxischen Verbindungen einzusetzen. Im Gegensatz zu anderen Schwermetallen wie Blei, Zinn, Antimon, Cadmium, Chrom etc. sind Titan- und Zinkverbindungen in der Regel nicht toxisch ("Sax To- xic Substance Data Book", Shizuo Fujiyama, Maruzen, K.K., 360 S. (zitiert in EP-A 565,235), siehe auch Römpp Chemie Lexikon Bd. 6, Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 9. Auflage, 1992, S. 4626 bis 4633 und 5136 bis 5143). Beispielhaft seien genannt: Dibutoxydi- acetoacetoxytitan, Tetrabutylorthotitanat und Zink(II)-acetat.When using the biodegradable copolymers according to the invention, for example in the packaging sector e.g. for foodstuffs, it is generally desirable to keep the content of the catalyst used as low as possible and to use no toxic compounds. In contrast to other heavy metals such as lead, tin, antimony, cadmium, chromium etc., titanium and zinc compounds are generally not toxic ("Sax Toxic Substance Data Book", Shizuo Fujiyama, Maruzen, KK, 360 S. (cited in EP-A 565,235), see also Römpp Chemie Lexikon Vol. 6, Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 9th edition, 1992, pp. 4626 to 4633 and 5136 to 5143). Examples include: dibutoxydiacetoacetoxytitanium, tetrabutyl orthotitanate and zinc (II) acetate.
Das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu biologisch abbaubaren Polyester Pl liegt üblicherweise im Bereich von 0,01:100 bis 3:100, vorzugsweise von 0,05:100 bis 2:100, wobei bei hochaktiven Titanverbindungen auch kleinere Mengen eingesetzt werden können wie 0,0001:100.The weight ratio of catalyst to biodegradable polyester P1 is usually in the range from 0.01: 100 to 3: 100, preferably from 0.05: 100 to 2: 100, it also being possible to use smaller amounts, such as 0.0001, for highly active titanium compounds : 100.
Der Katalysator kann gleich zu Beginn der Reaktion, unmittelbar kurz vor der Abtrennung des überschüssigen Diols oder gewünschtenfalls auch in mehreren Portionen verteilt während der Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester Pl eingesetzt werden. Gewünschtenfalls können auch verschiedene Katalysatoren oder auch Gemische davon eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polyester P2 sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 80000, vorzugsweise von 6000 bis 45000, besonders vor¬ zugsweise von 10000 bis 40000 g/mol, eine Viskositätszahl im Be- reich von 30 bis 450, vorzugsweise von 50 bis 400 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polyester P2 bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235, vor¬ zugsweise von 60 bis 235°C aufweisen, und sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins, vor¬ zugsweise größer als zwei, wählt.The catalyst can be used right at the start of the reaction, immediately shortly before the excess diol is separated off or, if desired, also distributed in several portions during the production of the biodegradable polyester P1. If desired, various catalysts or mixtures thereof can also be used. The biodegradable polyesters P2 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 5,000 to 80,000, preferably from 6,000 to 45,000, particularly preferably from 10,000 to 40,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 450 , preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight polyester P2 at a temperature of 25 ° C.) and a melting point have in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C. and have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being chosen to be greater than one, preferably greater than two.
Die biologisch abbaubaren Polyester P2 erhält man erfindungs- gemäß, indem man eine Mischung zur Reaktion bringt, bestehend im wesentlichen ausAccording to the invention, the biodegradable polyesters P2 are obtained by reacting a mixture consisting essentially of
(bl) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(bl) a mixture consisting essentially of
20 bis 95, bevorzugt von 25 bis 80, besonders bevorzugt von 30 bis 70 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,20 to 95, preferably from 25 to 80, particularly preferably from 30 to 70 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 80, bevorzugt von 20 bis 75, besonders bevorzugt von 30 bis 70 mol-% Terephthalsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 80, preferably from 20 to 75, particularly preferably from 30 to 70 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5, bevorzugt von 0 bis 3, besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Verbindung,0 to 5, preferably from 0 to 3, particularly preferably from 0.1 to 2 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% be¬ trägt,the sum of the individual mole percentages being 100 mol%,
(b2) Dihydroxyverbindung (a2),(b2) dihydroxy compound (a2),
wobei man das MolVerhältnis von (bl) zu (b2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1, vorzugsweise von 0,6:1 bis 1,1:1 wählt,the molar ratio of (bl) to (b2) being in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, preferably from 0.6: 1 to 1.1: 1,
(b3) von 0,01 bis 100, vorzugsweise von 0,1 bis 80 Gew.-%, be- zogen auf Komponente (bl), einer Hydroxycarbonsäure Bl, und(b3) from 0.01 to 100, preferably from 0.1 to 80% by weight, based on component (b1), a hydroxycarboxylic acid B1, and
(b4) von 0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 4, besonders bevor¬ zugt von 0,01 bis 3,5 mol-%, bezogen auf Komponente (bl) , Verbindung D, wobei die Hydroxycarbonsäure Bl definiert ist durch die Formeln Ia oder Ib(b4) from 0 to 5, preferably from 0 to 4, particularly preferably from 0.01 to 3.5 mol%, based on component (b1), compound D, where the hydroxycarboxylic acid B1 is defined by the formulas Ia or Ib
H0-[—C(0) G—0— ]pH — rl--rCc<o0).— a G—(0— ]r-H0 - [- C (0) G — 0—] p H - rl - rCc <o0) .— a G— (0—] r -
Ia IbIa Ib
in der p eine ganze Zahl von 1 bis 1500, vorzugsweise von 1 bis 1000 und r 1, 2, 3 oder 4, vorzugsweise 1 und 2, bedeuten, und G für einen Rest steht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen, -(CH2)n-, wobei n eine ganze Zahl von 1, 2, 3, 4 oder 5, vorzugsweise 1 und 5, bedeutet, -C(R)H- und -C(R)HCH2, wo- bei R für Methyl oder Ethyl steht.in which p is an integer from 1 to 1500, preferably from 1 to 1000 and r is 1, 2, 3 or 4, preferably 1 and 2, and G represents a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH 2 ) n -, where n is an integer of 1, 2, 3, 4 or 5, preferably 1 and 5, -C (R) H- and -C (R) HCH 2 , where R represents methyl or ethyl.
Die Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester P2 erfolgt zweckmäßig analog zur Herstellung der Polyester Pl, wobei die Zu¬ gabe der Hydroxycarbonsäure Bl sowohl zu Anfang der Umsetzung als auch nach der Veresterungs- bzw. Umesterungsstufe erfolgen kann.The biodegradable polyesters P2 are expediently prepared analogously to the preparation of the polyester P1, it being possible for the hydroxycarboxylic acid B1 to be added both at the start of the reaction and after the esterification or transesterification stage.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man als Hydroxycarbon¬ säure Bl ein: Glycolsäure, D-, L-, D,L-Milchsäure, 6-Hydroxyhe- xansäure, deren cyclische Derivate wie Glycolid (l,4-Dioxan-2,5-dion) , D-, L-Dilactid (3, 6-dimethyl-l,4- dioxan-2,5-dion) , p-Hydroxybenzoesäure sowie deren Oligomere und Polymere wie 3-Polyhydroxybuttersäure, Polyhydrox valeriansäure, Polylactid (beispielsweise als EcoPLA® (Fa. Cargill) erhältlich) sowie eine Mischung aus 3-Polyhydroxybuttersäure und Polyhydroxy- valeriansäure (letzteres ist unter dem Namen Biopol® von Zeneca erhältlich), besonders bevorzugt für die Herstellung von Poly¬ ester P2 die niedermolekularen und cyclischen Derivate davon.In a preferred embodiment, the hydroxycarbonic acid B1 used is: glycolic acid, D-, L-, D, L-lactic acid, 6-hydroxyhexanoic acid, their cyclic derivatives such as glycolide (1,4-dioxane-2,5-dione ), D-, L-dilactide (3, 6-dimethyl-l, 4-dioxane-2,5-dione), p-hydroxybenzoic acid and their oligomers and polymers such as 3-polyhydroxybutyric acid, polyhydrox valeric acid, polylactide (for example as EcoPLA ® (Fa. Cargill)), or a mixture of 3-polyhydroxybutyric acid and polyhydroxy valeric acid (the latter is available under the name Biopol ® by Zeneca), particularly preferably for the preparation of Poly ester P2, the low molecular weight and cyclic derivatives thereof.
Die erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polyester Ql sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 100000, vorzugsweise von 8000 bis 80000, durch eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450, vorzugsweise von 50 bis 400 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (50/50 Gew.-%) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.% Polyester Ql bei einer Temperatur von 25°C) , und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235, vorzugsweise von 60 bis 235°C, und besitzen sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins, vor¬ zugsweise größer als 2, wählt. Die Polyester Ql erhält man erfindungsgemäß, indem man eine Mischung zur Reaktion bringt, bestehend im wesentlichen ausThe biodegradable polyesters Ql according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 100000, preferably from 8000 to 80,000, by a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o -Dichlorobenzene / phenol (50/50 wt .-%) at a concentration of 0.5 wt.% Polyester Ql at a temperature of 25 ° C), and a melting point in the range of 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C, and have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being greater than one, preferably greater than 2. According to the invention, the polyester Ql are obtained by reacting a mixture consisting essentially of
(cl) Polyester Pl und/oder einem Polyester PWD,(cl) polyester PI and / or a polyester PWD,
(c2) 0,01 bis 50, vorzugsweise von 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf (cl), Hydroxycarbonsäure Bl,(c2) 0.01 to 50, preferably from 0.1 to 40% by weight, based on (cl), hydroxycarboxylic acid B1,
undand
(c3) 0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 4 mol-%, bezogen auf Kom¬ ponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD, Verbindung D.(c3) 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD, compound D.
Der biologisch abbaubare Polyester PWD ist im allgemeinen erhält¬ lich durch Reaktion von im wesentlichen den Komponenten (al) und (a2), wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1, vorzugsweise von 0,6:1 bis 1,25:1 wählt, mit der Maßgabe, daß die Polyester PWD ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000, vorzugsweise von 6000 bis 35000 ql mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 350, vorzugsweise von 50 bis 300 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.- Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Poly¬ ester PWD bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 170, vorzugsweise von 60 bis 160°C aufweisen, und sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylend¬ gruppen größer als eins, vorzugsweise größer als 2, wählt.The biodegradable polyester PWD is generally obtainable by reacting essentially the components (a1) and (a2), the molar ratio of (a1) to (a2) being in the range from 0.4: 1 to 1.5 : 1, preferably from 0.6: 1 to 1.25: 1, with the proviso that the polyester PWD has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000, preferably from 6,000 to 35,000, ql mol, a viscosity number in Range from 30 to 350, preferably from 50 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5 wt .-% polyester PWD at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range from 50 to 170, preferably from 60 to 160 ° C, and have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being greater than one, preferably greater than 2 , chooses.
Die Umsetzung der Polyester Pl und/oder PWD mit der Hydroxy¬ carbonsäure Bl gewünschtenfalls in Gegenwart der Verbindung D er¬ folgt vorzugsweise in der Schmelze bei Temperaturen im Bereich von 120 bis 260°C unter Inertgasatmosphäre, gewünschtenfalls auch unter vermindertem Druck. Man kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich, beispielsweise in Rührkesseln oder (Reaktions-)Extrudern, arbeiten.The reaction of the polyester P1 and / or PWD with the hydroxycarboxylic acid B1, if desired in the presence of the compound D, is preferably carried out in the melt at temperatures in the range from 120 to 260 ° C. under an inert gas atmosphere, if desired also under reduced pressure. You can work batchwise or continuously, for example in stirred tanks or (reaction) extruders.
Die Umsetzung kann gewünschtenfalls durch Zugabe an sich bekann¬ ter Umesterungskatalysatoren (siehe die weiter oben bei der Her- Stellung der Polyester Pl beschriebenen) beschleunigt werden.If desired, the reaction can be accelerated by adding known transesterification catalysts (see those described above in the preparation of the polyester P1).
Eine bevorzugte Ausführungsform betrifft Polyester Ql mit Block¬ strukturen gebildet aus den Komponenten Pl und Bl: bei Verwendung cyclischer Derivate von Bl (Verbindungen Ib) können bei der Um- setzung mit dem biologisch abbaubaren Polyester Pl durch eine so¬ genannte "ringöffnende Polymerisation", ausgelöst durch die End¬ gruppen von Pl, in an sich bekannter Weise Polyester Ql mit Blockstrukturen erhalten werden (zur "ringöffnenden Polymerisa¬ tion" siehe Encycl. of Polym. Science and Eng. Bd. 12, 2.Ed., John Wiley & Sons, 1988, S. 36 bis 41) . Die Reaktion kann man gewünschtenfalls unter Zusatz üblicher Katalysatoren wie den be- reits weiter oben beschriebenen Umesterungskatalysatoren durch¬ führen, insbesondere bevorzugt ist Zinnoctanoat (siehe auch En¬ cycl. of Polym. Science and Eng. Bd. 12, 2.Ed., John Wiley & Sons, 1988, S. 36 bis 41) .A preferred embodiment relates to polyester Q1 with block structures formed from the components P1 and B1: when cyclic derivatives of B1 (compounds Ib) are used, when reacting with the biodegradable polyester P1 by a so-called "ring-opening polymerization", triggered by the end groups of P1, in a manner known per se with polyester Ql Block structures are obtained (for "ring-opening polymerization" see Encycl. Of Polymer. Science and Eng. Vol. 12, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 1988, pp. 36 to 41). If desired, the reaction can be carried out with the addition of customary catalysts, such as the transesterification catalysts already described above, tin octanoate is particularly preferred (see also Encycl. Of Polymer. Science and Eng. Vol. 12, 2nd ed., John Wiley & Sons, 1988, pp. 36 to 41).
Bei Verwendung von Komponenten Bl mit höheren Molekulargewichten, beispielsweise mit einem p von größer als 10 (zehn), können durch Umsetzung mit den Polyestern Pl in Rührkesseln oder Extrudern, die gewünschten Blockstrukturen durch die Wahl der Reaktions¬ bedingungen wie Temperatur, Verweilzeit, Zusatz von Umesterungs- katalysatoren wie den oben genannten erhalten werden. So ist aus J. of Appl. Polym. Sei., Vol. 32, S. 6191 bis 6207, John Wiley & Sons, 1986 sowie aus Makromol. Chemie, Vol. 136, S. 311 bis 313, 1970 bekannt, daß bei der Umsetzung von Polyestern in der Schmelze aus einem Blend durch Umesterungsreaktionen zunächst Blockcopolymere und dann statistische Copolymere erhalten werden können.When using components B1 with higher molecular weights, for example with a p of greater than 10 (ten), the desired block structures can be obtained by reaction with the polyesters P1 in stirred tanks or extruders through the choice of reaction conditions, such as temperature, residence time and addition of Transesterification catalysts such as those mentioned above can be obtained. From J. of Appl. Polym. Sei., Vol. 32, pp. 6191 to 6207, John Wiley & Sons, 1986 and from Makromol. Chemie, Vol. 136, pp. 311 to 313, 1970 discloses that block copolymers and then random copolymers can first be obtained from polyesters in the melt from a blend by the reaction of transesterification reactions.
Die erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polyester Q2 sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 6000 bis 60000, vorzugsweise von 8000 bis 50000, besonders bevor¬ zugt von 10000 bis 40000 g/mol, durch eine Viskositätszahl im Be¬ reich von 30 bis 340, vorzugsweise von 50 bis 300 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (50/50 Gew.-%) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polyester Q2 bei einer Temperatur von 25°C) , und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 170°C, vorzugsweise von 60 bis 160°C.The biodegradable polyesters Q2 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 6000 to 60,000, preferably from 8,000 to 50,000, particularly preferably from 10,000 to 40,000 g / mol, by a viscosity number in the range from 30 to 340, preferably from 50 to 300 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (50/50% by weight) at a concentration of 0.5% by weight polyester Q2 at a temperature of 25 ° C.), and a melting point in the range from 50 to 170 ° C, preferably from 60 to 160 ° C.
Die Polyester Q2 erhält man erfindungsgemäß, indem man eine Mischung zur Reaktion bringt, bestehend im wesentlichen ausAccording to the invention, the polyesters Q2 are obtained by reacting a mixture consisting essentially of
(dl) von 95 bis 99,9, vorzugsweise von 96 bis 99,8, besonders bevorzugt von 97 bis 99,65 Gew.-% Polyester Pl und/oder(dl) from 95 to 99.9, preferably from 96 to 99.8, particularly preferably from 97 to 99.65% by weight of polyester Pl and / or
Polyester PWD gemäß Anspruch 3,Polyester PWD according to claim 3,
(d2) von 0,1 bis 5, vorzugsweise 0,2 bis 4, besonders bevor¬ zugt von 0,35 bis 3 Gew.-% eines Bisoxazolins Cl und(d2) from 0.1 to 5, preferably 0.2 to 4, particularly preferably from 0.35 to 3% by weight of a bisoxazoline Cl and
(d3) von 0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 4 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD, Verbindung D. Als Bisoxazoline Cl kann man nach bisherigen Beobachtungen alle gebräuchlichen Bisoxazoline einsetzen. Entsprechende Bisoxazoline sind beispielsweise in der DE-A 39 15 874 beschrieben (unter der Bezeichnung Loxamid® im Handel erhaltlich) . Weitere Bisoxazoline sind in der WO 94/03523 (PCT/EP 93/01986) beschrieben.(d3) from 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD, compound D. According to previous observations, bisoxazoline Cl can be used in all common bisoxazolines. Corresponding bisoxazolines are described, for example, in DE-A 39 15 874 (commercially available under the name Loxamid®). Further bisoxazolines are described in WO 94/03523 (PCT / EP 93/01986).
Besonders bevorzugte Bisoxazoline Cl sind Bisoxazoline der allge¬ meinen Formel IIParticularly preferred bisoxazolines C1 are bisoxazolines of the general formula II
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Die Bisoxazoline Cl der allgemeinen Formel II (Komponente d2) sind im allgemeinen erhältlich durch das Verfahren aus Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), S. 287-288. Besonders bevor¬ zugte Bisoxazoline sind solche, in denen R1 eine Einfachbindung, eine (CH2)q-Alkylengruppe, mit q = 2,3 oder 4 wie Methylen, Ethan-l,2-diyl, Propan-1,3-diyl, Propan-l,2-diyl, Butan-1, 4-diyl oder eine Phenylengruppe bedeutet. Als insbesonders bevorzugte Bisoxazoline seien 2,2'-Bis(2-oxazolin) , Bis(2-oxazolinyl)methan, l,2-Bis(2-oxazolinyl)ethan, 1,3-Bis (2-oxazolinyl)propan, 1, 4-Bis (2-oxazolinyl)butan, 1,4-Bis (2-oxazolinyl)benzol, 1,2-Bis (2-oxazolinyl)benzol und 1,3-Bis (2-oxazolinyl)benzol ge¬ nannt.The bisoxazolines C1 of the general formula II (component d2) are generally obtainable by the process from Angew. Chem. Int. Edit., Vol. 11 (1972), pp. 287-288. Particularly preferred bisoxazolines are those in which R 1 is a single bond, a (CH 2 ) q -alkylene group with q = 2 , 3 or 4, such as methylene, ethane-1,2-diyl, propane-1,3-diyl , Propane-l, 2-diyl, butane-1, 4-diyl or a phenylene group. Particularly preferred bisoxazolines are 2,2'-bis (2-oxazoline), bis (2-oxazolinyl) methane, 1,2-bis (2-oxazolinyl) ethane, 1,3-bis (2-oxazolinyl) propane, 1 , 4-bis (2-oxazolinyl) butane, 1,4-bis (2-oxazolinyl) benzene, 1,2-bis (2-oxazolinyl) benzene and 1,3-bis (2-oxazolinyl) benzene.
Die Umsetzung der Polyester Pl und/oder PWD mit dem Bisoxazolin Cl erfolgt vorzugsweise in der Schmelze (siehe auch: J. Appl. Polym. Science, Vol. 33, S. 3069-3079 (1987)), wobei darauf zu achten ist, daß möglichst keine Nebenreaktionen auftreten, die zu einer Vernetzung oder Gelbildung führen können. In einer besonde¬ ren Ausführungsform führt man die Reaktion üblicherweise bei Tem¬ peraturen im Bereich von 120 bis 260°C, vorzugsweise von 130 bis 240°C, besonders bevorzugt 140 bis 220°C durch, wobei die Zugabe des Bisoxazolins vorteilhaft in mehreren Portionen oder kontinu- ierlich erfolgt.The polyester Pl and / or PWD is preferably reacted with the bisoxazoline Cl in the melt (see also: J. Appl. Polym. Science, Vol. 33, pp. 3069-3079 (1987)), care being taken that if possible no side reactions occur which can lead to crosslinking or gel formation. In a special embodiment, the reaction is usually carried out at temperatures in the range from 120 to 260 ° C., preferably from 130 to 240 ° C., particularly preferably 140 to 220 ° C., the addition of the bisoxazoline advantageously in several portions or continuously.
Gewünschtenfalls kann man die Umsetzung der Polyesters Pl und/ oder der PWD mit dem Bisoxazolin Cl auch in Gegenwart von gängi¬ gen inerten Lösemitteln wie Toluol, Methylethylketon oder Dimethylformamid ("DMF") oder deren Mischungen durchführen, wobei man die Reaktionstemperatur in der Regel im Bereich von 80 bisIf desired, the reaction of the polyester Pl and / or the PWD with the bisoxazoline Cl can also be carried out in the presence of common inert solvents such as toluene, methyl ethyl ketone or dimethylformamide ("DMF") or mixtures thereof, where the reaction temperature is generally in the range from 80 to
200, vorzugsweise von 90 bis 150°C wählt.200, preferably from 90 to 150 ° C.
Die Umsetzung mit dem Bisoxazolin Cl kann diskontinuierlich oder kontinuierlich beispielsweise in Rührkesseln, Reaktionsextrudern oder über Mischköpfe durchgeführt werden.The reaction with the bisoxazoline Cl can be carried out batchwise or continuously, for example in stirred tanks, reaction extruders or via mixing heads.
Obwohl das theoretische Optimum für die Reaktion von Pl und/oder PWD mit Bisoxazolinen Cl bei einem Molverhältnis der Oxazolin- Funktion zu Pl- (bzw. PWD-)Carboxylendgruppe (besonders bevorzugt sind Polyester Pl und/oder PWD mit überwiegend Carboxyl-Endgrup- pen) von 1:1 liegt, kann die Umsetzung ohne technische Probleme auch bei Molverhältnissen von 1:3 bis 1,5:1 durchgeführt werden. Bei den erfindungsgemäßen Molverhältnissen von >1:1, vorzugsweise >2:1, kann gewünschtenfalls während der Umsetzung oder auch nach der Umsetzung die Zugabe einer Dicarbonsäure, bevorzugt ausge¬ wählt aus der Gruppe aus Adipinsäure, Bernsteinsäure, Terephthal¬ säure und Isophtha1säure, erfolgen.Although the theoretical optimum for the reaction of Pl and / or PWD with bisoxazolines Cl with a molar ratio of the oxazoline function to Pl (or PWD) carboxyl end group (polyester Pl and / or PWD with predominantly carboxyl end groups are particularly preferred ) of 1: 1, the reaction can be carried out without technical problems even in molar ratios of 1: 3 to 1.5: 1. At the molar ratios of> 1: 1, preferably> 2: 1 according to the invention, a dicarboxylic acid, preferably selected from the group consisting of adipic acid, succinic acid, terephthalic acid and isophthalic acid, can be added during the reaction or after the reaction, if desired .
Die erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polymere TI sind cha¬ rakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10000 bis 100000, vorzugsweise von 11000 bis 80000, vorzugsweise von 11000 bis 50000 g/mol, mit einer Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450, vorzugsweise von 50 bis 400 g/ml (gemessen in o-Dich- lorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polymer TI bei einer Temperatur von 25°C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235, vorzugsweise von 60 bis 235°C.The biodegradable polymers TI according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000, preferably from 11,000 to 50,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer TI at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C.
Die biologisch abbaubaren Poiymere TI erhält man erfindungsgemäß, indem man einen Polyester Ql gemäß Anspruch 3 mitThe biodegradable polymers TI are obtained according to the invention by using a polyester Ql according to claim 3
(el) 0,1 bis 5, vorzugsweise von 0,2 bis 4, besonders bevor¬ zugt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf den Polyester Ql, Bisoxazolin Cl sowie mit(el) 0.1 to 5, preferably from 0.2 to 4, particularly preferably from 0.3 to 2.5% by weight, based on the polyester Ql, bisoxazoline Cl and with
(e2) 0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 4 mol-%, bezogen auf Kom¬ ponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD so¬ wie Polyester Ql, Verbindung D zur Reaktion bringt.(e2) 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD and polyester Ql, brings compound D to the reaction.
Auf diese Weise wird üblicherweise eine Kettenverlängerung er¬ reicht, wobei die erhaltenen Polymerketten vorzugsweise eine Blockstruktur aufweisen.A chain extension is usually achieved in this way, the polymer chains obtained preferably having a block structure.
Die Umsetzung erfolgt in der Regel analog zur Herstellung der Po¬ lyester Q2. Die erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polymere T2 sind cha¬ rakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10000 bis 100000, vorzugsweise von 11000 bis 80000, besonders bevorzugt von 11000 bis 50000 g/mol, mit einer Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450, vorzugsweise von 50 bis 400 g/ml (gemessen in o- Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzen¬ tration von 0,5 Gew.-% Polymer T2 bei einer Temperatur von 25 °C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235, vorzugsweise von 60 bis 235°C.The reaction is usually carried out analogously to the preparation of the polyester Q2. The biodegradable polymers T2 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000, particularly preferably from 11,000 to 50,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer T2 at a temperature of 25 ° C.) and one Melting point in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C.
Die biologisch abbaubaren Polymere T2 erhält man erfindungsgemäß durch Umsetzung des Polyesters Q2 mitAccording to the invention, the biodegradable polymers T2 are obtained by reacting the polyester Q2 with
(fl) 0,01 bis 50, vorzugsweise von 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Polyester Q2, der Hydroxycarbonsäure Bl sowie mit(fl) 0.01 to 50, preferably 0.1 to 40 wt .-%, based on the polyester Q2, the hydroxycarboxylic acid B1 and with
(f2) 0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 4 mol-%, bezogen auf Kom¬ ponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD so¬ wie des Polyesters Q2, Verbindung D,(f2) 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD and of the polyester Q2, compound D,
wobei man zweckmäßig analog zur Umsetzung von Polyester Pl mit Hydroxycarbonsäure Bl zu Polyester Ql verfährt.expediently proceeding analogously to the reaction of polyester P1 with hydroxycarboxylic acid B1 to polyester ql.
Die erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Polymere T3 sind charakterisiert durch ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10000 bis 100000, vorzugsweise von 11000 bis 80000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450, vorzugsweise von 50 bis 400 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polymer T3 bei einer Temperatur von 25°C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235, vorzugsweise von 60 bis 235°C.The biodegradable polymers T3 according to the invention are characterized by a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000, preferably from 11,000 to 80,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 450, preferably from 50 to 400 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer T3 at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 235, preferably from 60 to 235 ° C.
Die biologisch abbaubaren Polymere T3 erhält man erfindungsgemäß, indem man (gl) Polyester P2, oder (g2) einer Mischung bestehend im wesentlichen aus Polyester Pl und 0,01 bis 50, vorzugsweise von 0,1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Polyester Pl, Hydroxy¬ carbonsäure Bl, oder (g3) einer Mischung, bestehend im wesentli¬ chen aus Polyestern Pl, die eine unterschiedliche Zusammensetzung voneinander aufweisen, mitAccording to the invention, the biodegradable polymers T3 are obtained by (gl) polyester P2, or (g2) a mixture consisting essentially of polyester P1 and 0.01 to 50, preferably 0.1 to 40% by weight, based on the polyester P1, hydroxycarboxylic acid B1, or (g3) a mixture consisting essentially of polyesters P1, which have a different composition from one another, with
0,1 bis 5, vorzugsweise von 0,2 bis 4, besonders bevorzugt von 0,3 bis 2,5 Gew.-%, bezogen auf die Menge der eingesetzten Poly¬ ester, Bisoxazolin Cl sowie0.1 to 5, preferably from 0.2 to 4, particularly preferably from 0.3 to 2.5% by weight, based on the amount of the polyesters used, bisoxazoline Cl and
mit 0 bis 5, vorzugsweise von 0 bis 4 mol-%, bezogen auf die je¬ weiligen Molmengen an Komponente (al) , die zur Herstellung der eingesetzten Polyester (gl) bis (g3) eingesetzt wurden, Ver- bindung D, zur Reaktion bringt, wobei man die Umsetzungen zweck¬ mäßig analog zur Herstellung der Polyester Q2 aus den Polyestern Pl und/oder PWD und den Bisoxazolinen Cl vornimmt.with 0 to 5, preferably from 0 to 4 mol%, based on the respective molar amounts of component (al) used to prepare the polyesters (g1) to (g3) used, bond D, to the reaction, the reactions advantageously being carried out analogously to the preparation of the polyester Q2 from the polyesters P1 and / or PWD and the bisoxazolines C1.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man Polyester P2 ein, deren wiederkehrende Einheiten statistisch im Molekül verteilt sind.In a preferred embodiment, polyester P2 is used, the repeating units of which are randomly distributed in the molecule.
Man kann jedoch auch Polyester P2 einsetzen, deren Polymerketten Blockstrukturen aufweisen. Solche Polyester P2 sind im allgemei¬ nen zugänglich durch entsprechende Wahl, insbesondere des Moleku¬ largewichts, der Hydroxycarbonsäure Bl. So erfolgt nach bisheri¬ gen Beobachtungen im allgemeinen bei Verwendung einer hochmoleku¬ laren Hydroxycarbonsäure Bl, insbesondere mit einem p von größer als 10, nur eine unvollständige Umesterung, beispielsweise auch in Gegenwart der oben beschriebenen Deaktivatoren (siehe J.of Appl. Polym. Sc. Vol. 32, S. 6191 bis 6207, John Wiley & Sons, 1986, und Makrom. Chemie, Vol. 136, S. 311 bis 313, 1970). Gewünschtenfalls kann man die Umsetzung auch in Lösung mit den bei der Herstellung der Polymeren TI aus den Polyestern Ql und den Bisoxazolin Cl genannten Lösungsmitteln durchführen.However, it is also possible to use polyester P2 whose polymer chains have block structures. Such polyesters P2 are generally accessible by appropriate selection, in particular of the molecular weight, of the hydroxycarboxylic acid B1. According to previous observations, this is generally done when using a high molecular weight hydroxycarboxylic acid B1, in particular with a p greater than 10, only an incomplete transesterification, for example also in the presence of the deactivators described above (see J.of Appl. Polym. Sc. Vol. 32, pp. 6191 to 6207, John Wiley & Sons, 1986, and Makrom. Chemie, Vol. 136, Pp. 311 to 313, 1970). If desired, the reaction can also be carried out in solution with the solvents mentioned in the preparation of the polymers TI from the polyesters Ql and the bisoxazoline Cl.
Die biologisch abbaubaren thermoplastischen Formmassen T4 erhält man erfindungsgemäß, indem man in an sich bekannter Weise, bevor- zugt unter Zusatz üblicher Additive wie Stabilisatoren, Verarbei- tungshilfsmitteln, Füllstoffen etc. (siehe J. of Appl. Polym. Sc, Vol. 32, S. 6191 bis 6207, John Wiley & Sons, 1986; WO 92/0441; EP 515,203; KunstStoff-Handbuch, Bd. 3/1, Carl Hanser Verlag München, 1992, S. 24 bis 28)According to the invention, the biodegradable thermoplastic molding compositions T4 are obtained by, in a manner known per se, preferably with the addition of customary additives such as stabilizers, processing aids, fillers, etc. (see J. of Appl. Polym. Sc, Vol. 32, Pp. 6191 to 6207, John Wiley & Sons, 1986; WO 92/0441; EP 515,203; KunstStoff-Handbuch, Vol. 3/1, Carl Hanser Verlag Munich, 1992, pp. 24 to 28)
(hl) 99,5 bis 0,5 Gew.-% Polyester Pl gemäß Anspruch 1 oder Polyester Q2 gemäß Anspruch 4 oder Polyester PWD gemäß Anspruch 3 mit(hl) 99.5 to 0.5% by weight of polyester PI according to claim 1 or polyester Q2 according to claim 4 or polyester PWD according to claim 3
(h2) 0,5 bis 99,5 Gew.-% Hydroxycarbonsäure Bl mischt.(h2) 0.5 to 99.5% by weight of hydroxycarboxylic acid Bl mixes.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man hochmolekulare Hydroxycarbonsäuren Bl wie Polycaprolacton oder Polylactid oder Polyglykolid oder Polyhydroxyalkanoate wie 3-Polyhydroxybutter- säure mit einem Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10000 bis 150000, vorzugsweise von 10000 bis 100000 g/mol, oder eine Mischung aus 3-Polyhydroxybuttersäure und Polyhydroxyvalerian- säure ein.In a preferred embodiment, high molecular weight hydroxycarboxylic acids B1 such as polycaprolactone or polylactide or polyglycolide or polyhydroxyalkanoates such as 3-polyhydroxybutyric acid with a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 150,000, preferably from 10,000 to 100,000 g / mol, or a mixture, are used 3-polyhydroxybutyric acid and polyhydroxyvaleric acid.
Aus WO 92/0441 und EP-A 515,203 ist es bekannt, daß hochmolekula¬ res Polylactid ohne Zusätze von Weichmachern für die meisten An¬ wendungen zu spröde ist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann man ein Blend ausgehend von 0,5 bis 20, vorzugsweise von 0,5 bis 10 Gew.-% Polyester Pl gemäß Anspruch 1 oder Polyester Q2 ge¬ mäß Anspruch 4 oder Polyester PWD gemäß Anspruch 3 und 99,5 bis 80, vorzugsweise von 99,5 bis 90 Gew.-% Polylactid herstellen, das eine deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, beispielsweise eine Erhöhung der Schlagzähigkeit, gegenüber rei¬ nem Polylactid aufweist.From WO 92/0441 and EP-A 515,203 it is known that high molecular weight polylactide is too brittle for most applications without the addition of plasticizers. In a preferred embodiment a blend starting from 0.5 to 20, preferably from 0.5 to 10% by weight of polyester PI according to claim 1 or polyester Q2 according to claim 4 or polyester PWD according to claim 3 and 99.5 to 80, preferably produce from 99.5 to 90% by weight of polylactide, which has a significant improvement in the mechanical properties, for example an increase in impact strength, compared to pure polylactide.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft ein Blend, er- hältlich durch Mischen von 99,5 bis 40, vorzugsweise von 99,5 bis 60 Gew.-% Polyester Pl gemäß Anspruch 1 oder Polyester Q2 gemäß Anspruch 4 oder Polyester PWD gemäß Anspruch 3 und von 0,5 bis 60, vorzugsweise von 0,5 bis 40 Gew.-% einer hochmolekularen Hydroxycarbonsäure Bl, besonders bevorzugt Polylactid, Poly- glycolid, 3-Polyhydroxybuttersäure und Polycaprolacton. Solche Blends können vollständig biologisch abgebaut werden und weisen nach den bisherigen Beobachtungen sehr gute mechanische Eigen¬ schaften auf.A further preferred embodiment relates to a blend which can be obtained by mixing from 99.5 to 40, preferably from 99.5 to 60% by weight polyester PI according to claim 1 or polyester Q2 according to claim 4 or polyester PWD according to claim 3 and from 0.5 to 60, preferably from 0.5 to 40% by weight of a high molecular weight hydroxycarboxylic acid B1, particularly preferably polylactide, polyglycolide, 3-polyhydroxybutyric acid and polycaprolactone. Such blends can be completely biodegraded and, according to the observations made to date, have very good mechanical properties.
Nach bisherigen Beobachtungen erhält man die erfindungsgemäßen thermoplastischen Formmassen T4 bevorzugt dadurch, daß man kurze Mischzeiten einhält, beispielsweise bei einer Durchführung des Mischens in einem Extruder. Durch Wahl der Mischparameter, ins¬ besondere der Mischzeit und gewünschtenfalls der Verwendung von Deaktivatoren, sind auch Formmassen zugänglich, die überwiegend Blendstrukturen aufweisen, d.h., daß der Mischvorgang so gesteu¬ ert werden kann, daß zumindest teilweise auch Umesterungs- reaktionen stattfinden können.According to previous observations, the thermoplastic molding compositions T4 are preferably obtained by observing short mixing times, for example when the mixing is carried out in an extruder. By selecting the mixing parameters, in particular the mixing time and, if desired, the use of deactivators, molding compositions are also accessible which predominantly have blend structures, i.e. the mixing process can be controlled in such a way that transesterification reactions can also take place at least in part.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann man 0 bis 50, vorzugsweise 0 bis 30 Mol-% der Adipinsäure, oder ihrer ester¬ bildende Derivate oder deren Mischungen, durch mindestens eine andere aliphatische C4-Cιo~ oder cycloaliphatische Cs-Cio-Dicarbon- säure oder Dimerfettsäure wie Bernsteinsäure, Glutarsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure oder Sebazinsäure oder ein Esterderivat wie deren Di-Ci-Cβ-alkylester oder deren Anhydride wie Bernsteinsäureanhydrid, oder deren Mischungen, ersetzen, be¬ vorzugt Bernsteinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Sebacinsäure, Di- merfettsäure und Di-Ci-Cβ-alkylester wie Dimethyl-, Diethyl-, Di- n-propyl-, Diisobutyl-, Di-n-pentyl-, Dineopentyl-, Di-n-hexyl- ester davon, insbesondere Dimethylbernsteinsäure.In a further preferred embodiment, 0 to 50, preferably 0 to 30 mol% of the adipic acid, or its ester-forming derivatives or mixtures thereof, can be achieved by at least one other aliphatic C 4 -C 10 -o or cycloaliphatic Cs-Cio-dicarboxylic acid or dimer fatty acid such as succinic acid, glutaric acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid or sebacic acid or an ester derivative such as their di-Ci-Cβ-alkyl ester or their anhydrides such as succinic anhydride, or their mixtures, replace, preferably succinic acid, succinic anhydride, sebacic acid, sebacic acid and di-Ci-Cβ-alkyl esters such as dimethyl, diethyl, di-n-propyl, diisobutyl, di-n-pentyl, dineopentyl, di-n-hexyl esters thereof, especially dimethyl succinic acid.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform betrifft den Einsatz als Komponente (al) die in der EP-A 7445 beschriebene Mischung aus Bernsteinsäure, Adipinsäure und Glutarsäure sowie deren Ci-Cβ-Alkylester, insbesondere der Dimethylester und Diisobutyle- ster .A particularly preferred embodiment relates to the use as component (a1) of the mixture of succinic acid, adipic acid and glutaric acid described in EP-A 7445 and their Ci-Cβ-alkyl esters, especially the dimethyl ester and diisobutyl ester.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann man 0 bis 50, vorzugsweise 0 bis 40 Mol-% der Terephthalsäure oder ihrer ester¬ bildende Derivate, oder deren Mischungen durch mindestens eine andere aromatische Dicarbonsäure wie Isophthalsäure, Phthalsäure oder 2, 6-Naphthalindicarbonsäure, bevorzugt Isophthalsäure, oder ein Esterderivat wie einen Di-Ci-Cβ-alkylester, insbesondere den Dimethylester, oder deren Mischungen, ersetzen.In a further preferred embodiment, 0 to 50, preferably 0 to 40, mol% of the terephthalic acid or its ester-forming derivatives, or mixtures thereof, by at least one other aromatic dicarboxylic acid such as isophthalic acid, phthalic acid or 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, preferably isophthalic acid, or an ester derivative such as a di-Ci-Cβ-alkyl ester, especially the dimethyl ester, or mixtures thereof.
Allgemein sei angemerkt, daß man die unterschiedlichen erfindungsgemäßen Polymere wie üblich aufarbeiten kann, indem man die Polymere isoliert, oder, insbesondere, wenn man die Polyester Pl, P2, Ql und Q2 weiter umsetzen möchte, indem man die Polymere nicht isoliert, sondern gleich weiterverarbeitet.In general, it should be noted that the different polymers according to the invention can be worked up in the customary manner by isolating the polymers, or, in particular if the polyesters P1, P2, Q1 and Q2 are to be reacted further, by not isolating the polymers but processing them immediately .
Die erfindungsgemäßen Polymere kann man durch Walzen, Streichen, Spritzen oder Gießen auf Beschichtungsunterlagen aufbringen. Be- vorzugte Beschichtungsunterlagen sind solche, die kompostierbar sind oder verrotten wie Formkörper aus Papier, Cellulose oder Stärke.The polymers according to the invention can be applied to coating substrates by rolling, brushing, spraying or pouring. Preferred coating underlays are those that are compostable or rot like moldings made of paper, cellulose or starch.
Die erfindungsgemäßen Polymere können außerdem zur Herstellung von Formkörpern verwendet werden, die kompostierbar sind. Als Formkörper seien beispielhaft genannt: Wegwerfgegenstände wie Geschirr, Besteck, Müllsäcke, Folien für die Landwirtschaft zur Ernteverfrühung, Verpackungsfolien und Gefäße für die Anzucht von Pflanzen.The polymers according to the invention can also be used for the production of moldings which are compostable. The following may be mentioned as examples of shaped bodies: disposable items such as dishes, cutlery, garbage bags, films for agriculture for the early harvest, packaging films and containers for growing plants.
Des weiteren kann man die erfindungsgemäßen Polymere in an sich bekannter Weise zu Fäden verspinnen. Die Fäden kann man gewünschtenfalls nach üblichen Methoden verstrecken, streckzwir¬ nen, streckspulen, streckschären, streckschlichten und strecktex- turieren. Die Verstreckung zu sogenanntem Glattgarn kann dabei in ein und demselben Arbeitsgang (fully drawn yarn oder fully orien- ted yarn) , oder in einem getrennten Arbeitsgang erfolgen. Das Streckschären, Streckschlichten und die Strecktexturierung führt man im allgemeinen in einem vom Spinnen getrennten Arbeitsgang durch. Die Fäden kann man in an sich bekannter Weise zu Fasern weiterverarbeiten. Aus den Fasern sind dann Flächengebilde durch • Weben, Wirken oder Stricken zugänglich.Furthermore, the polymers according to the invention can be spun into threads in a manner known per se. If desired, the threads can be drawn by conventional methods, drawing twists, drawing bobbins, drawing warping, drawing finishing and drawing texturing. The stretching to so-called plain yarn can take place in one and the same operation (fully drawn yarn or fully oriented yarn), or in a separate operation. Stretch warping, stretch finishing and stretch texturing are generally carried out in a separate process from spinning. The threads can be further processed into fibers in a manner known per se. Flat structures are then accessible from the fibers by • weaving, knitting or knitting.
Die oben beschriebenen Formkörper, Beschichtungsmittel und Fäden etc. können gewünschtenfalls auch Füllstoffe enthalten, die man während des Polymerisationsvorganges in irgendeiner Stufe oder nachträglich, beispielsweise in eine Schmelze der erfindungs¬ gemäßen Polymere einarbeiten kann.If desired, the moldings, coating compositions and threads etc. described above can also contain fillers which are used in any stage or during the polymerization process subsequently, for example, can be incorporated into a melt of the polymers according to the invention.
Bezogen auf die erfindungsgemäßen Polymere kann von 0 bis 80 Gew.-% Füllstoffe zusetzen. Geeignete Füllstoffe sind beispielsweise Ruß, Stärke, Ligninpulver, Cellulosefasern, Natur¬ fasern wie Sisal und Hanf, Eisenoxide, Tonmineralien, Erze, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Titandioxid. Die Füllstoffe können zum Teil auch Stabilisatoren wie Tocopherol (Vitamin E) , organische Phosphorverbindungen, Mono-, Di- und Po- lyphenole, Hydrochinone, Diarylamine, Thioether, UV-Stabilisato¬ ren, Nukleierungsmittel wie Talkum sowie Gleit- und Formtrenn¬ mittel auf Basis von Kohlenwasserstoffen, Fettalkoholen, höheren Carbonsäuren, Metallsalzen höherer Carbonsäuren wie Calcium- und Zinkstearat, und Montanwachsen enthalten. Solche Stabilisatoren etc. sind in Kunststoff-Handbuch, Bd. 3/1, Carl Hanser Verlag, München, 1992, S. 24 bis 28 ausführlich beschrieben.Based on the polymers according to the invention, from 0 to 80% by weight of fillers can be added. Suitable fillers are, for example, carbon black, starch, lignin powder, cellulose fibers, natural fibers such as sisal and hemp, iron oxides, clay minerals, ores, calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate and titanium dioxide. The fillers can also contain stabilizers such as tocopherol (vitamin E), organic phosphorus compounds, mono-, di- and polyphenols, hydroquinones, diarylamines, thioethers, UV stabilizers, nucleating agents such as talc and lubricants and mold release agents Based on hydrocarbons, fatty alcohols, higher carboxylic acids, metal salts of higher carboxylic acids such as calcium and zinc stearate, and montan waxes. Such stabilizers etc. are described in detail in Kunststoff-Handbuch, Vol. 3/1, Carl Hanser Verlag, Munich, 1992, pp. 24 to 28.
Die erfindungsgemäßen Polymere können außerdem durch den Zusatz von organischen oder anorganischen Farbstoffen beliebig einge¬ färbt werden. Die Farbstoffe können im weitesten Sinne auch als Füllstoff angesehen werden.The polymers according to the invention can also be colored as desired by adding organic or inorganic dyes. In the broadest sense, the dyes can also be regarded as fillers.
Ein besonderes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Polymere betrifft die Verwendung als kompostierbare Folie oder einer kom¬ postierbaren Beschichtung als Außenlage von Windeln. Die Außen¬ lage der Windeln verhindert wirksam den Durchtritt von Flüssig¬ keiten, die im Innern der Windel vom Fluff und Superabsorbern, bevorzugt von bioabbaubaren Superabsorbern, beispielsweise auf Basis von vernetzter Polyacrylsäure oder vernetztem Polyacryl- amid, absorbiert werden. Als Innenlage der Windel kann man ein Faservlies aus einem Cellulosematerial verwenden. Die Außenlage der beschriebenen Windeln i-st biologisch abbaubar und damit kom¬ postierbar. Sie zerfällt beim Kompostieren, so daß die gesamte Windel verrottet, während mit einer Außenlage aus beispielsweise Polyethylen versehene Windeln nicht ohne vorherige Zerkleinerung oder aufwendige Abtrennung der Polyethylenfolie kompostiert wer¬ den können.A particular field of application of the polymers according to the invention relates to their use as a compostable film or a compostable coating as the outer layer of diapers. The outer position of the diapers effectively prevents the passage of liquids which are absorbed by the fluff and superabsorbers, preferably biodegradable superabsorbers, for example based on crosslinked polyacrylic acid or crosslinked polyacrylamide, in the inside of the diaper. A fiber fleece made of a cellulose material can be used as the inner layer of the diaper. The outer layer of the diapers described is biodegradable and thus compostable. It disintegrates during composting, so that the entire diaper rots, while diapers provided with an outer layer made of, for example, polyethylene cannot be composted without prior comminution or costly separation of the polyethylene film.
Eine weitere bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere und Formmassen betrifft die Herstellung von Klebstoffen in an sich bekannter Weise (siehe beispielsweise Encycl. of Polym. Sc. and Eng. Vol.l, "Adhesive Compositions", S. 547 bis 577). Analog zur Lehre der EP-A 21042 kann man die erfindungsgemäßen Polymere und Formmassen auch mit geeigneten klebrigmachenden thermo¬ plastischen Harzen, bevorzugt Naturharzen, nach dort beschriebe¬ nen Methoden verarbeiten. Analog zur Lehre der DE-A 4,234,305 kann man die erfindungsgemäßen Polymere und Formmassen auch zu lösungsmittelfreien KlebstoffSystemen wie Hot-melt-Folien weiter¬ verarbeiten.Another preferred use of the polymers and molding compositions according to the invention relates to the production of adhesives in a manner known per se (see, for example, Encycl. Of Polym. Sc. And Eng. Vol. 1, "Adhesive Compositions", pp. 547 to 577). Analogous to the teaching of EP-A 21042, the polymers and molding compositions according to the invention can also be processed with suitable tackifying thermoplastic resins, preferably natural resins, by the methods described there. Analogous to the teaching of DE-A 4,234,305 the polymers and molding compositions according to the invention can also be further processed into solvent-free adhesive systems such as hot-melt films.
Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsgebiet betrifft die Herstel¬ lung vollständig abbaubarer Blends mit Stärkemischungen (bevor¬ zugt mit thermoplastischer Stärke wie in der WO 90/05161 be¬ schrieben) analog zu dem in der DE-A 42 37 535 beschriebenen Ver¬ fahren. Die erfindungsgemäßen Polymere und thermoplastischen Formmassen lassen sich nach bisherigen Beobachtungen auf Grund ihrer hydrophoben Natur, ihren mechanischen Eigenschaften, ihrer vollständigen Bioabbaubarkeit, ihrer guten Verträglichkeit mit thermoplastischer Stärke und nicht zuletzt wegen ihrer günstigen Rohstoffbasis vorteilhaft als synthetische Blendkomponente ein- setzen.Another preferred area of application relates to the production of completely degradable blends with starch mixtures (preferably with thermoplastic starch as described in WO 90/05161) analogously to the process described in DE-A 42 37 535. According to previous observations, the polymers and thermoplastic molding compositions according to the invention can advantageously be used as a synthetic blend component on account of their hydrophobic nature, their mechanical properties, their complete biodegradability, their good compatibility with thermoplastic starch and not least because of their favorable raw material base.
Weitere Anwendungsgebiete betreffen beispielsweise die Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere in landwirtschaftlichem Mulch, Verpackungsmaterial für Saatgut und Nährstoffe, Substrat in Klebefolien, Babyhöschen, Taschen, Bettücher, Flaschen, Kartons, Staubbeutel, Etiketten, Kissenbezüge, Schutzkleidung, Hygienear¬ tikel, Taschentücher, Spielzeug und Wischer.Further areas of application relate, for example, to the use of the polymers according to the invention in agricultural mulch, packaging material for seeds and nutrients, substrate in adhesive films, baby panties, bags, bed sheets, bottles, boxes, dust bags, labels, pillow cases, protective clothing, hygiene articles, handkerchiefs, toys and wipers .
Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Polymere und Form- massen betrifft die Herstellung von Schäumen, wobei man im allge¬ meinen nach an sich bekannten Methoden vorgeht (siehe EP-A 372,846; Handbook of Polymeric foams and Foa Technology, Hanser Publisher, München, 1991, S. 375 bis 408). Üblicherweise wird dabei das erfindungsgemäße Polymere bzw. Formmasse zunächst aufgeschmolzen, gewünschtenfalls unter Zugabe von bis zu 5 Gew.-% Verbindung D, bevorzugt Pyromellitsäuredianhydrid und Trimellit- säureanhydrid, dann mit einem Treibmittel versetzt und die so erhaltene Mischung durch Extrusion vermindertem Druck ausgesetzt, wobei die Schäumung entsteht.Another use of the polymers and molding compositions according to the invention relates to the production of foams, the procedure generally being known (see EP-A 372,846; Handbook of Polymeric foams and Foa Technology, Hanser Publisher, Munich, 1991, Pp. 375 to 408). Usually, the polymer or molding composition according to the invention is first melted, if desired with addition of up to 5% by weight of compound D, preferably pyromellitic dianhydride and trimellitic anhydride, then mixed with a blowing agent and the mixture thus obtained is subjected to reduced pressure by extrusion, where the foaming arises.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Polymere gegenüber bekannten bioabbaubaren Polymere liegen in einer günstigen Rohstoffbasis mit gut verfügbaren Ausgangsstoffen wie Adipinsäure, Terephthal¬ säure und gängigen Diolen, in interessanten mechanischen Eigen- schaften durch Kombination von "harten" (durch die aromatischen Dicarbonsäuren wie beispielsweise Terephthalsäure) und "weichen" (durch die aliphatischen Dicarbonsäuren, wie beispielsweise Adipinsäure) Segmenten in der Polymerkette und der Variation der Anwendungen durch einfache Modifizierungen, in einem guten Abbau- verhalten durch Mikroorganismen, besonders im Kompost und im Bo¬ den, und in einer gewissen Resistenz gegenüber Mikroorganismen in wäßrigen Systemen bei Raumtemperatur, was für viele Anwendungsbe- reiche besonders vorteilhaft ist. Durch den statistischen Einbau der aromatischen Dicarbonsäuren der Komponenten (al) in verschie¬ denen Polymeren wird der biologische Angriff ermöglicht und damit die gewünschte biologische Abbaubarkeit erreicht.The advantages of the polymers according to the invention compared to known biodegradable polymers lie in a cheap raw material base with readily available starting materials such as adipic acid, terephthalic acid and common diols, in interesting mechanical properties by combining "hard" (through the aromatic dicarboxylic acids such as, for example, terephthalic acid) and "Soft" (due to the aliphatic dicarboxylic acids, such as adipic acid) segments in the polymer chain and the variation of the applications by simple modifications, in a good degradation behavior by microorganisms, especially in the compost and in the soil, and in a certain resistance to Microorganisms in aqueous systems at room temperature, which for many applications rich is particularly advantageous. The statistical attack of the aromatic dicarboxylic acids of the components (a1) in various polymers enables the biological attack and thus achieves the desired biodegradability.
Besonders vorteilhaft an den erfindungsgemäßen Polymere ist, daß durch maßgeschneiderte Rezepturen sowohl biologisches Abbauver¬ halten und mechanische Eigenschaften für den jeweiligen Anwen¬ dungszweck optimiert werden können.It is particularly advantageous about the polymers according to the invention that both biodegradation behavior and mechanical properties can be optimized for the respective application by means of tailored formulations.
Des weiteren können je nach Herstellverfahren vorteilhaft Poly¬ mere mit überwiegend statistisch verteilten Monomerbausteinen, Polymere mit überwiegend Blockstrukturen sowie Polymere mit über¬ wiegend Blendstruktur oder Blends erhalten werden.Furthermore, depending on the production process, it is advantageously possible to obtain polymers with predominantly randomly distributed monomer units, polymers with predominantly block structures and polymers with a predominantly blend structure or blends.
BeispieleExamples
Enzym-TestEnzyme test
Die Polymere wurden in einer Mühle mit flüssigem Stickstoff oder Trockeneis gekühlt und fein gemahlen (je größer die Oberfläche des Mahlguts, desto schneller der enzymatische Abbau) . Zur eigentlichen Durchführung des Enzym-Tests wurden 30 mg fein gemahlenes Polymerpulver und 2 ml einer 20 mmol wäßrigen K2HP04/ KH2P04-Pufferlösung (pH-Wert: 7,0) in ein Eppendorfreagenzgefäß (2 ml) gegeben und 3 h bei 37°C auf einem Schwenker equilibriert Anschließend wurden 100 units Lipase aus entweder Rhizopus arrhi- zus, Rhizopus delemar oder Pseudomonas pl. zugesetzt und 16 h bei 37°C unter Rühren (250 rpm) auf dem Schwenker inkubiert. Danach wurde die Reaktionsmischung durch eine Millipore®-MembranThe polymers were cooled in a mill with liquid nitrogen or dry ice and finely ground (the larger the surface of the ground material, the faster the enzymatic breakdown). To actually carry out the enzyme test, 30 mg of finely ground polymer powder and 2 ml of a 20 mmol aqueous K 2 HP0 4 / KH 2 P0 4 buffer solution (pH value: 7.0) were placed in an Eppendorf reagent tube (2 ml) and 3 h equilibrated on a swivel at 37 ° C. Then 100 units of lipase from either Rhizopus arrhi- zu, Rhizopus delemar or Pseudomonas pl. added and incubated for 16 h at 37 ° C with stirring (250 rpm) on the swivel. The reaction mixture was then passed through a Millipore ® membrane
(0,45 μm) filtriert und der DOC (dissolved organic carbon) des Filtrats gemessen. Analog dazu wurden je eine DOC-Messung nur mit Puffer und Enzym (als Enzymkontrolle) und eine nur mit Puffer und Probe (als Blindwert) durchgeführt.(0.45 μm) filtered and the DOC (dissolved organic carbon) of the filtrate measured. Analogously, a DOC measurement was carried out only with buffer and enzyme (as enzyme control) and one only with buffer and sample (as blank value).
Die ermittelten ΔDOC-Werte (DOC(Probe + Enzym)-DOC(Enzymkon¬ trolle)-DOC(Blindwert) ) können als Maß für die enzymatische Abbaubarkeit der Proben angesehen werden. Sie sind jeweils im Vergleich zu einer Messung mit Pulver von Polycaprolacton® Tone P 787 (Union Carbide) dargestellt. Bei der Bewertung ist darauf zu achten, daß es sich nicht um absolut quantifizierbare Daten handelt. Auf den Zusammenhang zwischen Oberfläche des Mahlguts und Schnelligkeit des enzymatischen Abbaus wurde weiter oben bereits hingewiesen. Des weiteren können auch die Enzymakti- vitäten schwanken. Die Molekulargewichte wurden mittels Gelpermeationschromato- graphie (GPC) gemessen:The ΔDOC values determined (DOC (sample + enzyme) -DOC (enzyme control) -DOC (blank value)) can be regarded as a measure of the enzymatic degradability of the samples. They are shown respectively in comparison with a measurement with powder of polycaprolactone ® Tone P 787 (Union Carbide). When evaluating, it must be ensured that the data are not absolutely quantifiable. The relationship between the surface of the ground material and the speed of the enzymatic degradation has already been mentioned above. Furthermore, the enzyme activities can also fluctuate. The molecular weights were measured by means of gel permeation chromatography (GPC):
stationäre Phase: 5 MIXED B-Polystyrolgelsäulen (7,5x300 mm, PL-gel 10 μ) der Fa. Polymer Laboratories;stationary phase: 5 MIXED B-polystyrene gel columns (7.5x300 mm, PL-gel 10 μ) from Polymer Laboratories;
Temperierung: 35°C.Temperature control: 35 ° C.
mobile Phase: Tetrahydrofuran (Fluß: 1,2 ml/min)mobile phase: tetrahydrofuran (flow: 1.2 ml / min)
Eichung: Molgewicht 500-10000000 g/mol mit PS-Eichkit der Fa. Polymer Laboratories.Calibration: Molecular weight 500-10000000 g / mol with PS calibration kit from Polymer Laboratories.
Im Oligomerbereich Ethylbenzol/1,3-Diphenylbutan/l,3,5-Triphenyl- hexan/1,3,5,7-Tetraphenyloktan/l,3,5,7,9-PentaphenyldekanIn the oligomer range, ethylbenzene / 1,3-diphenylbutane / l, 3,5-triphenylhexane / 1,3,5,7-tetraphenyloctane / l, 3,5,7,9-pentaphenyl decane
Detektion: RI (Brechungsindex) Waters 410Detection: RI (refractive index) Waters 410
UV (bei 254 nm) Spectra Physics 100UV (at 254 nm) Spectra Physics 100
Die Bestimmungen der Hydroxyl-Zahl (OH-Zahl) und Säure-Zahl (SZ) erfolgten nach folgenden Methoden:The hydroxyl number (OH number) and acid number (SZ) were determined using the following methods:
(a) Bestimmung der scheinbaren Hydroxyl-Zahl(a) Determination of the apparent hydroxyl number
Zu ca. 1 bis 2 g exakt eingewogener PrüfSubstanz wurden 10 ml Toluol und 9,8 ml Acetylierungsreagenz (s.u.) gegeben und 1 h bei 95°C unter Rühren erhitzt. Danach wurden 5 ml dest.10 ml of toluene and 9.8 ml of acetylating reagent (see below) were added to approx. 1 to 2 g of exactly weighed test substance and the mixture was heated at 95 ° C. with stirring for 1 h. Then 5 ml of dist.
Wasser zugeführt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurden 50 ml Tetrahydrofuran (THF) zugesetzt und mit ethanolischer KOH- Maßlösung gegen Wendepunkt potentiographisch titriert.Water supplied. After cooling to room temperature, 50 ml of tetrahydrofuran (THF) were added and titrated potentiographically with ethanolic KOH standard solution against the turning point.
Der Versuch wurde ohne Prüfsubstanz wiederholt (Blindprobe) .The test was repeated without test substance (blank sample).
Die scheinbare OH-Zahl wurde dann aufgrund folgender Formel ermittelt:The apparent OH number was then determined using the following formula:
scheinb. OH-Zahl c t-56,1- (V2-V1) /m (in mg KOH/g) wobei c = Stoffmengenkonzentration der ethanol. KOH-Maßlösung in mol/1, t = Titer der ethanol. KOH-Maßlösung m = Einwaage in mg der Prüfsubstanz VI = Verbrauch der Maßlösung mit PrüfSubstanz in mlapparent OH number c t-56.1- (V2-V1) / m (in mg KOH / g) where c = concentration of the ethanol. KOH standard solution in mol / 1, t = titer of ethanol. KOH standard solution m = weight in mg of test substance VI = consumption of standard solution with test substance in ml
V2 = Verbrauch der Maßlösung ohne Prügsubstanz in mlV2 = consumption of the standard solution without test substance in ml
bedeuten. Verwendete Reagenzien: ethanol. KOH-Maßlösung, c - 0,5 mol/1, Titer 0,9933 (Merck, Art. r. 1.09114)mean. Reagents used: ethanol. KOH standard solution, c - 0.5 mol / 1, titer 0.9933 (Merck, Art. R. 1.09114)
Essigsäureanhydrid p.A. (Merck, Art.Nr. 42) Pyridin p.A. (Riedel de Haen, Art.-Nr 33638) Essigsäure p.A. (Merck, Art.Nr. 1.00063) Acetylierungsreagenz: 810 ml Pyridin, 100 mlAcetic anhydride p.A. (Merck, Item No. 42) Pyridine p.A. (Riedel de Haen, Art.No. 33638) Acetic acid p.A. (Merck, Item No. 1,00063) Acetylation reagent: 810 ml pyridine, 100 ml
Essigsäureanhydrid und 9 ml Essigsäure Wasser, deionisiert THF und ToluolAcetic anhydride and 9 ml acetic acid water, deionized THF and toluene
(b) Bestimmung der Säurezahl (SZ)(b) Determination of the acid number (SZ)
Ca. 1 bis 1,5 g PrüfSubstanz wurden exakt eingewogen und mit 10 ml Toluol und 10 ml Pyridin versetzt und anschließend auf 95°C erhitzt. Nach dem Lösen wurde auf Raumtemperatur abge¬ kühlt, 5 ml Wasser und 50 ml THF zugegeben und mit 0,1 N ethanol. KOHMaßlösung titriert.Approximately 1 to 1.5 g of test substance were weighed exactly and mixed with 10 ml of toluene and 10 ml of pyridine and then heated to 95 ° C. After dissolving, the mixture was cooled to room temperature, 5 ml of water and 50 ml of THF were added, and 0.1 N ethanol. KOH standard solution titrated.
Die Bestimmung wurde ohne Prüfsubstanz wiederholt {Blind¬ probe)The determination was repeated without test substance (blind sample)
Die Säure-Zahl wurde dann aufgrund folgender Formel er¬ mittelt:The acid number was then determined using the following formula:
SZ - c-t-56,1- (Vl-V2)/m (in mg KOH/g) wobei c -Stoffmengenkonzentration der ethanol. KOH- Maßlösung in mol/1, t - Titer der ethanol. KOH-Maßlösung m - Einwaage in mg der PrüfsubstanzSZ - c-t-56.1- (VI-V2) / m (in mg KOH / g) where c is the concentration of the ethanol. KOH standard solution in mol / 1, t - titer of ethanol. KOH standard solution m - Weigh in mg of the test substance
VI = Verbrauch der Maßlösung mit Prüfsubstanz in ml V2 - Verbrauch der Maßlösung ohne Prüfsubstanz in ml bedeuten.VI = Consumption of the standard solution with test substance in ml V2 - Consumption of the standard solution without test substance in ml.
Verwendete Reagenzien:Reagents used:
ethanol. KOH-Maßlösung, c - 0,1 mol/1. Titer - 0,9913 (Merck, Art.Nr. 9115)ethanol. KOH standard solution, c - 0.1 mol / 1. Titer - 0.9913 (Merck, Item No. 9115)
Pyridin p.A. (Riedel de Haen, Art .Nr. 33638) Wasser, deionisiert THF und ToluolPyridine p.A. (Riedel de Haen, Art. No. 33638) Water, deionized THF and toluene
(c) Bestimmung der OH-Zahl(c) Determination of the OH number
Die OH-Zahl ergibt sich aus der Summe der scheinbaren OH-Zahl und der SZ :The OH number results from the sum of the apparent OH number and the SZ:
OH-Zahl - scheinb. OH-Zahl + SZ Verwendete Abkürzungen:OH number - apparent OH number + SZ Used abbreviations:
DOC: dissolved organic carbon DMT: Dimethylterephthalat PCL: Polycaprolacton® Tone P 787 (Union Carbide) PMDA: Pyromellitsäuredianhydrid SZ: Säurezahl TBOT: TetrabutylorthotitanatDOC: dissolved organic carbon DMT: dimethyl terephthalate PCL: Polycaprolacton® Tone P 787 (Union Carbide) PMDA: pyromellitic dianhydride SZ: acid number TBOT: tetrabutyl orthotitanate
VZ: Viskositätszahl (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration vonVZ: viscosity number (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of
0,5 Gew.-% Polymer bei einer Temperatur von 25°C Tm: "Schmelztemperatur" - Temperatur, bei der ein maximaler endothermer Wärmefluß auftritt (Extremum der DSC-Kurven) Tg: Glasübergangstemperatur (midpoint der DSC-Kurven)0.5 wt .-% polymer at a temperature of 25 ° CT m : "melting temperature" - temperature at which a maximum endothermic heat flow occurs (extremum of the DSC curves) T g : glass transition temperature (midpoint of the DSC curves)
Die DSC-Messungen wurden mit einem DSC-Gerät 912+Thermal Analyzer 990 der Fa. DuPont durchgeführt. Die Temperatur- und Enthalpieka¬ librierung erfolgte in üblicher Weise. Die Probeneinwaage betrug typischerweise 13 mg. Heiz- und Kühlraten betrugen - außer wenn anders vermerkt - 20 K/min. Die Proben wurden unter folgenden Bedingungen vermessen: 1. Aufheizender Lauf an Proben im Anliefe¬ rungszustand, 2. Schnelles Abkühlen aus der Schmelze, 3. Auf¬ heizender Lauf an aus der Schmelze abgekühlten Proben (Proben aus 2) . Die jeweils zweiten DSC-Läufe dienten dazu, nach Einprägen einer einheitlichen thermischen Vorgeschichte, einen Vergleich zwischen den verschiedenen Proben zu ermöglichen.The DSC measurements were carried out with a DSC device 912 + Thermal Analyzer 990 from DuPont. The temperature and enthalpy calibration was carried out in the usual way. The sample weight was typically 13 mg. Heating and cooling rates - unless otherwise noted - were 20 K / min. The samples were measured under the following conditions: 1. heating run on samples in the delivery state, 2. rapid cooling from the melt, 3. heating run on samples cooled from the melt (samples from 2). The second DSC runs served to enable a comparison between the different samples after impressing a uniform thermal history.
Beispiel 1 - Herstellung eines Polyesters PlExample 1 - Preparation of a polyester Pl
(a) 4672 kg 1,4 Butandiol, 7000 kg Adipinsäure und 50 g Zinn- dioctoat wurden in einer Stickstoffatmosphäre bei einer Temperatur im Bereich von 230 bis 240°C zur Reaktion ge¬ bracht. Nach Abdestillieren der Hauptmenge des bei der Umset- zung gebildeten Wassers, wurden 10 g TBOT zur Reaktionsmi¬ schung gegeben. Nachdem die Säurezahl unter den Wert 1 gesun¬ ken war, wurde unter vermindertem Druck überschüssiges 1, 4-Butandiol solange abdestilliert, bis eine OH-Zahl von 56 erreicht war.(a) 4672 kg of 1,4-butanediol, 7000 kg of adipic acid and 50 g of tin dioctoate were reacted in a nitrogen atmosphere at a temperature in the range from 230 to 240 ° C. After the majority of the water formed during the reaction had been distilled off, 10 g of TBOT were added to the reaction mixture. After the acid number had dropped below 1, excess 1,4-butanediol was distilled off under reduced pressure until an OH number of 56 was reached.
(b) 1,81 kg des Polyesters aus Bsp. Ia, 1,17 kg DMT, 1,7 kg 1,4-Butandiol und 4,7 g TBOT sowie 6,6 g PMDA wurden in einen Dreihalskolben gegeben und unter Stickstoffatmosphäre mit langsamen Rühren auf 180°C erhitzt. Dabei wurde das während der Umesterungsreaktion gebildete Methanol abdestilliert. In¬ nerhalb von 2 h wurde unter Erhöhung der Rührgeschwindigkeit auf 230°C erhitzt und nach einer weiteren Stunde noch 2 g 50 gew.-%ige wäßrige phosphorige Säure zugegeben. Innerhalb von 1 h wurde der Druck auf 5 mbar abgesenkt und bei 240°C noch 2,5 h < 2 mbar gehalten, wobei das im Überschuß einge¬ setzte 1, -Butandiol abdestillierte.(b) 1.81 kg of the polyester from Example Ia, 1.17 kg of DMT, 1.7 kg of 1,4-butanediol and 4.7 g of TBOT and 6.6 g of PMDA were placed in a three-necked flask and added under a nitrogen atmosphere slow stirring heated to 180 ° C. The methanol formed during the transesterification reaction was distilled off. The mixture was heated to 230 ° C. in the course of 2 hours while increasing the stirring rate, and after a further hour 2 g 50% by weight aqueous phosphorous acid was added. Within 1 h, the pressure was reduced to 5 mbar and kept at 240 ° C. for 2.5 h <2 mbar, the 1-butanediol used in excess distilling off.
OH-Zahl: 1 mg KOH/gOH number: 1 mg KOH / g
SZ: 8,8 mg KOH/gSZ: 8.8 mg KOH / g
VZ: 98,2 g/mlVZ: 98.2 g / ml
Tm: 93°C (DSC, Anlieferungszustand), Tg: -39°CTm: 93 ° C (DSC, delivery status), T g : -39 ° C
Beispiel 2 - Herstellung eines Polyesters Q2Example 2 - Preparation of a polyester Q2
Zu 300 g des Copolyesters aus Beispiel la wurden unter Rühren und unter Stickstoffatmosphäre bei 200°C tropfenweise innerhalb von 30 min 26,25 g des Bisoxalins Bis(2-ricinol-2-oxazolin)-tetrame- thylxyloldiurethan (Loxamid® VEP 8523 der Fa. Henkel, ein Bisoxa¬ zolin aus Ricinololoxazolin und 4, 4'-Diphenylmethandiisocyanat, herstellbar gemäß DE-A 39 15 874) zugegeben, wobei die Schmelz- Viskosität zunahm und sich das Produkt bräunlich färbte.26.25 g of the bisoxaline bis (2-ricinol-2-oxazoline) -tetramethyl-xyloldiurethane (Loxamid® VEP 8523 from Fa.) Were added dropwise to 300 g of the copolyester from Example 1 a with stirring and under a nitrogen atmosphere at 200 ° C. in the course of 30 min Henkel, a bisoxazole made from ricinololoxazoline and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, prepared according to DE-A 39 15 874) was added, the melt viscosity increasing and the product turning brown.
OH-Zahl: 2 mg KOH/g SZ: 1,9 mg KOH/gOH number: 2 mg KOH / g SZ: 1.9 mg KOH / g
T,,,: 97°C, Tg: -34°C (DSC, von 190°C schnell abgekühlt) Enzym-Test mit Rhizopus arrhizus: ΔDOC: 357 mg/1; zum Vergleich mit PCL: ΔDOC: 2588 mg/1.T ,,,: 97 ° C, T g : -34 ° C (DSC, quickly cooled from 190 ° C) Enzyme test with Rhizopus arrhizus: ΔDOC: 357 mg / 1; for comparison with PCL: ΔDOC: 2588 mg / 1.
Beispiel 3 - Herstellung eines weiteren Polyesters Q2Example 3 - Preparation of another polyester Q2
Zu 300 g des Copolyesters aus Beispiel la wurden unter Rühren und unter Stickstoffatmosphäre bei 200°C tropfenweise innerhalb von 10 min 6, 9 g des Bisoxalins 1, -Bis (2-oxazolin)butan zugegeben, wobei die Schmelzviskosität zunahm und sich das Produkt bräunlich färbte.To 300 g of the copolyester from Example 1 a, 6.9 g of the bisoxaline 1, -bis (2-oxazoline) butane were added dropwise with stirring and under a nitrogen atmosphere at 200 ° C. in the course of 10 min, the melt viscosity increasing and the product becoming brownish colored.
OH-Zahl: 3 mg KOH/gOH number: 3 mg KOH / g
SZ: 2 mg KOH/gSZ: 2 mg KOH / g
Tm: 99°C, Tg: -31°C (DSC, Anlieferungszustand)T m : 99 ° C, T g : -31 ° C (DSC, delivery status)
Enzym-Test mit Rhizopus arrhizus: ΔDOC: 421 mg/1; zum Vergleich mit PCL: ΔDOC: 2588 mg/1. Enzyme test with Rhizopus arrhizus: ΔDOC: 421 mg / 1; for comparison with PCL: ΔDOC: 2588 mg / 1.

Claims

PatentansprücheClaims
1. Biologisch abbaubare Polyester Pl, erhältlich durch Reaktion einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus1. Biodegradable polyester P1, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of
(al) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(al) a mixture consisting essentially of
35 bis 95 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,35 to 95 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 65 mol-% Terephthalsäure oder ester¬ bildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 65 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Ver¬ bindung,0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% be- trägt, undthe sum of the individual mol percentages being 100 mol%, and
(a2) einer Dihydroxyverbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C2-C6~Alkandiolen und C5-Cιo-Cycloalkandiolen,(a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 -alkanediols and C 5 -C -o-cycloalkanediols,
wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt, mit der Maßgabe, daß die Polyester Pl ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000 g/ mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 350 g/ml (ge- messen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polyester Pl bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 170°C aufweisen, und mit der weiteren Maßgabe, daß man von 0,01 bis 5 mol-%, bezogen auf die Molmenge der eingesetz- ten Komponente (al), eine Verbindung D mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen zur Herstellung der Poly¬ ester Pl einsetzt, sowie der weiteren Maßgabe, daß die Poly¬ ester Pl sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen besit¬ zen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins wählt.wherein the molar ratio of (al) to (a2) is selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, with the proviso that the polyester P1 has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polyester Pl at a temperature of 25 ° C) and have a melting point in the range from 50 to 170 ° C, and with the further proviso that from 0.01 to 5 mol%, based on the molar amount of component (a1) used, a compound D with at least three groups capable of ester formation for the production of the polyester P1, and the further requirement that the polyester P1 have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being chosen to be greater than one.
2. Biologisch abbaubare Polyester P2, erhältlich durch Reaktion einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus2. Biodegradable polyester P2, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of
(bl) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus 20 bis 95 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,(bl) a mixture consisting essentially of 20 to 95 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 80 mol-% Terephthalsäure oder ester¬ bildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 80 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Ver- bindung,0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% be¬ trägt,the sum of the individual mole percentages being 100 mol%,
(b2) DihydroxyVerbindung (a2),(b2) dihydroxy compound (a2),
wobei man das Molverhältnis von (bl) zu (b2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt,the molar ratio of (bl) to (b2) being selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1,
(b3) von 0,01 bis 100 Gew.-%, bezogen auf Komponente(b3) from 0.01 to 100% by weight, based on the component
(bl) , einer Hydroxycarbonsäure Bl, und(bl), a hydroxycarboxylic acid Bl, and
(b4) von 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (bl) , Verbindung D,(b4) from 0 to 5 mol%, based on component (bl), compound D,
wobei die Hydroxycarbonsäure Bl definiert ist durch die For¬ meln Ia oder Ibwhere the hydroxycarboxylic acid B1 is defined by the formulas Ia or Ib
Figure imgf000028_0001
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in deren p eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und r eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und G für einen Rest steht, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen, -(CH2)n-, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, -C(R)H- und -C(R)HCH2, wobei R für Methyl oder Ethyl steht,in which p is an integer from 1 to 1500 and r is an integer from 1 to 4, and G is a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH 2 ) n -, where n is an integer Number from 1 to 5 denotes -C (R) H- and -C (R) HCH 2 , where R is methyl or ethyl,
wobei die Polyester P2 ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 80000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.- Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Po- lyester P2 bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelz¬ punkt im Bereich von 50 bis 235°C aufweisen, und sowohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins wählt.wherein the polyester P2 has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 80,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 450 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a Concentration of 0.5 wt .-% polyester P2 at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range of 50 to 235 ° C, and have both hydroxyl and carboxyl end groups Molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups is greater than one.
3. Biologisch abbaubare Polyester Ql, erhältlich durch Reaktion einer Mischung bestehend im wesentlichen aus3. Biodegradable polyester Ql, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of
(cl) Polyester Pl und/oder einem Polyester PWD,(cl) polyester PI and / or a polyester PWD,
(c2) 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (cl) , Hydroxy- carbonsäure Bl, und(c2) 0.01 to 50 wt .-%, based on (cl), hydroxy carboxylic acid Bl, and
(c3) 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD, Verbindung D, wobei der Polyester PWD erhältlich ist durch Reaktion von im wesentlichen den Komponenten(c3) 0 to 5 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD, compound D, the polyester PWD being obtainable by reaction of essentially the components
(al) und (a2) , wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt, mit der Maßgabe, daß die Polyester PWD ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 350 g/ml (gemessen in o-Dichlorben- zol/Phenol (Gew.- Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polyester PWD bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelz- punkt im Bereich von 50 bis 170°C aufweisen, wo¬ bei die Polyester Ql ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 100000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (50/50 Gew.- Verhältnis) bei einer Konzentration von 0,5(al) and (a2), the molar ratio of (al) to (a2) being selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, with the proviso that the polyester PWD has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight) % Polyester PWD at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range from 50 to 170 ° C, the polyester Ql having a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 100000 g / mol, a viscosity number in the range of 30 to 450 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (50/50 weight ratio) at a concentration of 0.5
Gew.-% Polyester Ql bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235°C aufweisen, und Polyester PWD als auch Polyester Ql sowohl Hydroxyl- als auch Carboxyl- endgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins wählt .Wt .-% polyester Ql at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range of 50 to 235 ° C, and polyester PWD and polyester Ql have both hydroxyl and carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to choose hydroxyl end groups greater than one.
4. Biologisch abbaubare Polyester Q2 mit einem Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 6000 bis 60000 g/mol, einer Viskositäts¬ zahl im Bereich von 30 bis 340 g/ml (gemessen in o-Dichlor- benzol/Phenol (50/50 Gew.-%) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polyester Q2 bei einer Temperatur von 25°C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 170°C, erhältlich durch Reaktion einer Mischung bestehend im wesentlichen aus (dl) von 95 bis 99,9 Gew.-% Polyester Pl und/oder Po¬ lyester PWD gemäß Anspruch 3,4. Biodegradable polyester Q2 with a molecular weight (M n ) in the range from 6000 to 60,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 340 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (50/50 Wt .-%) at a concentration of 0.5 wt .-% polyester Q2 at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range of 50 to 170 ° C, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of (dl) from 95 to 99.9% by weight of polyester Pl and / or polyester PWD according to claim 3,
(d2) von 0,1 bis 5 Gew.-% eines Bisoxazolins Cl, wo- bei die Summe der einzelnen Molprozentangaben(d2) from 0.1 to 5% by weight of a bisoxazoline C1, the sum of the individual mole percentages
100 mol-% beträgt,Is 100 mol%,
(d3) von 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD, Ver- bindung D.(d3) from 0 to 5 mol%, based on component (al) from the production of PI and / or PWD, compound D.
5. Biologisch abbaubare Polymere TI mit einem Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10 000 bis 100 000 g/mol, mit einer Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer5. Biodegradable polymers TI with a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000 g / mol, with a viscosity number in the range from 30 to 450 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at one
Konzentration von 0,5 Gew.-% Polymer TI bei einer Temperatur von 25°C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235°C, erhältlich durch Umsetzung des Polyesters Ql gemäß Anspruch 3 mit (el) 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Polyester Ql, Bis- oxazolin Cl sowie mit (e2) 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Kompo¬ nente (al) aus der Herstellung von Polyester Ql über den Po¬ lyester Pl und/oder PWD, Verbindung D.Concentration of 0.5 wt .-% polymer TI at a temperature of 25 ° C) and a melting point in the range of 50 to 235 ° C, obtainable by reacting the polyester Ql according to claim 3 with (el) 0.1 to 5 wt .-%, based on the polyester Ql, bis-oxazoline Cl and with (e2) 0 to 5 mol%, based on component (a1) from the production of polyester Ql via the polyester P1 and / or PWD , Connection D.
6. Biologisch abbaubare Polymere T2 mit einem Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10.000 bis 100.000 g/mol, mit einer6. Biodegradable polymers T2 with a molecular weight (M n ) in the range from 10,000 to 100,000 g / mol, with a
Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polymer T2 bei einer Temperatur von 25°C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235°C, erhältlich durch Umsetzung des Polyesters Q2 mitViscosity number in the range from 30 to 450 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer T2 at a temperature of 25 ° C.) and one Melting point in the range from 50 to 235 ° C, obtainable by reacting the polyester with Q2
(fl) 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf Polyester Q2, Hydroxycarbonsäure Bl sowie mit(fl) 0.01 to 50 wt .-%, based on polyester Q2, hydroxycarboxylic acid B1 and with
(f2) 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Polyester Q2 über den Poly¬ ester Pl und/oder PWD, Verbindung D.(f2) 0 to 5 mol%, based on component (a1) from the production of polyester Q2 via the polyester P1 and / or PWD, compound D.
. Biologisch abbaubare Polymere T3 mit einem Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 10.000 bis 100.000 g/mol, mit einer, Biodegradable polymers T3 with a molecular weight (M n ) in the range of 10,000 to 100,000 g / mol, with a
Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 450 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.-Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Polymer T3 bei einer Temperatur von 25°C) und einem Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 235°C, erhältlich durch Umsetzung von (gl) Polyester P2, oderViscosity number in the range from 30 to 450 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50/50) at a concentration of 0.5% by weight of polymer T3 at a temperature of 25 ° C.) and one Melting point in the range of 50 to 235 ° C, obtainable by reacting (gl) polyester P2, or
(g2) einer Mischung bestehend im wesentlichen aus Po¬ lyester Pl und 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf Polyester Pl, Hydroxycarbonsäure Bl, oder(g2) a mixture consisting essentially of polyester P1 and 0.01 to 50% by weight, based on polyester P1, hydroxycarboxylic acid B1, or
(g3) einer Mischung bestehend im wesentlichen aus Po¬ lyestern Pl, die eine unterschiedliche Zusammen¬ setzung voneinander aufweisen,(g3) a mixture consisting essentially of polyesters P1 which have a different composition from one another,
mit 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge der eingesetztenwith 0.1 to 5 wt .-%, based on the amount of used
Polyester, Bisoxazolin Cl sowiePolyester, bisoxazoline Cl as well
mit 0 bis 5 mol-%, bezogen auf die jeweiligen Molmengen an Komponente (al) , die zur Herstellung der eingesetzten Poly¬ ester (gl) bis (g3) eingesetzt wurden, Verbindung D.with 0 to 5 mol%, based on the respective molar amounts of component (al) which were used to prepare the polyesters (g1) to (g3) used, compound D.
8. Biologisch abbaubare thermoplastische Formmassen T4, erhält¬ lich durch Mischen in an sich bekannter Weise von8. Biodegradable thermoplastic molding compositions T4, obtainable by mixing in a manner known per se from
(hl) 99,5 bis 0,5 Gew.-% Polyester Pl gemäß Anspruch 1 oder Polyester Q2 gemäß Anspruch 4 oder Poly¬ ester PWD gemäß Anspruch 3 mit(hl) 99.5 to 0.5% by weight of polyester PI according to claim 1 or polyester Q2 according to claim 4 or polyester PWD according to claim 3
(h2) 0,5 bis 99,5 Gew.-% Hydroxycarbonsäure Bl.(h2) 0.5 to 99.5% by weight of hydroxycarboxylic acid Bl.
9. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester Pl gemäß Anspruch 1 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man eine Mischung, bestehend im wesentli- chen aus9. A process for producing the biodegradable polyester P1 according to claim 1 in a manner known per se, characterized in that a mixture consisting essentially of
(al) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(al) a mixture consisting essentially of
35 bis 95 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,35 to 95 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 65 mol-% Terephthalsäure oder ester¬ bildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 65 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Ver¬ bindung,0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% beträgt, und (a2) einer Dihydroxyverbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C2-Cg-Alkandiolen und Cs-Cio-Cycloalkandiolen,the sum of the individual mol percentages being 100 mol%, and (a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -Cg alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols,
wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt, und von 0,01 bis 5 mol-%, bezogen auf die Molmenge der eingesetzten Komponente (al), eine Ver¬ bindung D mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen zur Reaktion bringt.wherein the molar ratio of (al) to (a2) is selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1, and from 0.01 to 5 mol%, based on the molar amount of component (al) used, a compound D with at least three groups capable of ester formation is reacted.
10. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester P2 gemäß Anspruch 2 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man eine Mischung, bestehend im wesentli¬ chen aus10. The method for producing the biodegradable polyester P2 according to claim 2 in a manner known per se, characterized in that a mixture consisting essentially of
(bl) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(bl) a mixture consisting essentially of
20 bis 95 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,20 to 95 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 80 mol-% Terephthalsäure oder ester¬ bildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 80 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Ver¬ bindung,0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups,
wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% be¬ trägt,the sum of the individual mole percentages being 100 mol%,
(b2) Dihydroxyverbindung (a2),(b2) dihydroxy compound (a2),
wobei man das Molverhältnis von (bl) zu (b2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt,the molar ratio of (bl) to (b2) being selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1,
(b3) von 0,01 bis 100 Gew.-%, bezogen auf Komponente (bl), einer Hydroxycarbonsäure Bl, und(b3) from 0.01 to 100% by weight, based on component (bl), of a hydroxycarboxylic acid B1, and
(b4) von 0 bis 5 π.ol-%, bezogen auf Komponente (bl) , Verbindung D,(b4) from 0 to 5 π.ol%, based on component (bl), compound D,
wobei die Hydroxycarbonsäure Bl definiert ist durch die For¬ meln Ia oder Ib H0-[ C(0) G 0— .pH [-C(O) G O— ]r-lwhere the hydroxycarboxylic acid B1 is defined by the formulas Ia or Ib H0- [C (0) G 0—. Ph [-C (O) GO—] r -l
Ia IbIa Ib
in der p eine ganze Zahl von 1 bis 1500 und r eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeuten, und G für einen Rest steht, der ausge¬ wählt ist aus der Gruppe bestehend aus Phenylen, -(CH2)n-, wo- 10 bei n eine ganze Zahl von 1 bis 5 bedeutet, -C(R)H- und -in which p is an integer from 1 to 1500 and r is an integer from 1 to 4, and G represents a radical which is selected from the group consisting of phenylene, - (CH 2 ) n -, where 10 for n is an integer from 1 to 5, -C (R) H- and -
C(R)HCH2, wobei R für Methyl oder Ethyl steht, zur Reaktion bringt.C (R) HCH 2 , where R is methyl or ethyl, causes the reaction.
11. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester 15 Ql gemäß Anspruch 3 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man eine Mischung, bestehend im wesentli¬ chen aus11. A process for producing the biodegradable polyester 15 Ql according to claim 3 in a manner known per se, characterized in that a mixture consisting essentially of
(cl) Polyester Pl und/oder einem Polyester PWD,(cl) polyester PI and / or a polyester PWD,
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(c2) 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf (cl) , Hydroxy¬ carbonsäure Bl, und(c2) 0.01 to 50% by weight, based on (cl), hydroxycarboxylic acid B1, and
(c3) 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus 25 der Herstellung von Pl und/oder PWD, Verbindung(c3) 0 to 5 mol%, based on component (al) from 25 of the production of PI and / or PWD, compound
D,D,
zur Reaktion bringt.to react.
30 12. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polyester Q2 gemäß Anspruch 4 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man eine Mischung, bestehend im wesentli¬ chen aus30 12. A process for producing the biodegradable polyester Q2 according to claim 4 in a manner known per se, characterized in that a mixture consisting essentially of
35 (dl) von 95 bis 99,9 Gew.-% Polyester Pl und/oder Po¬ lyester PWD gemäß Anspruch 3,35 (dl) from 95 to 99.9% by weight of polyester Pl and / or polyester PWD according to claim 3,
(d2) von 0,1 bis 5 Gew.-% eines Bisoxazolins Cl und(d2) from 0.1 to 5% by weight of a bisoxazoline Cl and
40 (d3) von 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Pl und/oder PWD, Ver¬ bindung D40 (d3) from 0 to 5 mol%, based on component (a1) from the production of PI and / or PWD, compound D
zur Reaktion bringt.to react.
45 13. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polymeren TI gemäß Anspruch 5 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man Polyester Ql gemäß Anspruch 3 mit (el) 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Polyester Ql, Bisoxazolin Cl sowie mit (e2) 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Polyester Ql über Polyester Pl und/ oder PWD, Verbindung D zur Reaktion bringt.45 13. A process for the preparation of the biodegradable polymers TI according to claim 5 in a manner known per se, characterized ge indicates that polyester Ql according to claim 3 with (el) 0.1 to 5 wt .-%, based on the polyester Ql , Bisoxazoline Cl and with (e2) 0 to 5 mol%, based on component (al) from the preparation of polyester Ql via polyester P1 and / or PWD, compound D to the reaction.
14. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polymeren T2 gemäß Anspruch 6 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man Polyester Q2 mit14. A process for the preparation of the biodegradable polymers T2 according to claim 6 in a manner known per se, characterized in that polyester Q2 with
(fl) 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf Polyester Q2,(fl) 0.01 to 50% by weight, based on polyester Q2,
Hydroxycarbonsäure Bl sowie mitHydroxycarboxylic acid Bl and with
(f2) 0 bis 5 mol-%, bezogen auf Komponente (al) aus der Herstellung von Polyester Q2 über Polyester(f2) 0 to 5 mol%, based on component (al) from the production of polyester Q2 over polyester
Pl und/oder PWD, Verbindung D,Pl and / or PWD, connection D,
zur Reaktion bringt.to react.
15. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren Polymeren T3 gemäß Anspruch 7 in an sich bekannter Weise, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß man15. A process for the preparation of the biodegradable polymers T3 according to claim 7 in a manner known per se, characterized in that one
(gl) Polyester P2, oder(gl) polyester P2, or
(g2) eine Mischung, bestehend im wesentlichen aus Po¬ lyester Pl und 0,01 bis 50 Gew.-%, bezogen auf Polyester Pl, Hydroxycarbonsäure Bl, oder(g2) a mixture consisting essentially of polyester P1 and 0.01 to 50% by weight, based on polyester P1, hydroxycarboxylic acid B1, or
(g3) eine Mischung, bestehend im wesentlichen aus Po¬ lyestern Pl, die eine unterschiedliche Zusammen¬ setzung voneinander aufweisen,(g3) a mixture consisting essentially of polyesters P1 which have a different composition from one another,
mit 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Menge der eingesetzten Polyester, Bisoxazolin Clwith 0.1 to 5 wt .-%, based on the amount of polyester used, bisoxazoline Cl
mit 0 bis 5 mol-%, bezogen auf die jeweiligen Molmengen an Komponente (al) , die zur Herstellung der eingesetzten Poly¬ ester (gl) bis (g3) eingesetzt wurden, Verbindung D, zur Re¬ aktion bringt.with 0 to 5 mol%, based on the respective molar amounts of component (a1) which were used to prepare the polyesters (g1) to (g3) used, brings compound D to the reaction.
16. Verfahren zur Herstellung der biologisch abbaubaren thermoplastischen Formmassen T4 gemäß Anspruch 8 in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeichnet, daß man 99,5 bis 0,5 Gew.-% Polyester Pl gemäß Anspruch 1 oder Polyester Q2 gemäß Anspruch 4 oder Polyester PWD gemäß Anspruch 3 mit 0,5 bis 99,5 Gew.-% Hydroxycarbonsäure Bl mischt.16. A process for the preparation of the biodegradable thermoplastic molding compositions T4 according to claim 8 in a manner known per se, characterized in that 99.5 to 0.5% by weight polyester PI according to claim 1 or polyester Q2 according to claim 4 or polyester PWD according to claim 3 with 0.5 to 99.5 wt .-% hydroxycarboxylic acid Bl.
17. Verwendung der biologisch abbaubaren Polymere gemäß den An- 5 Sprüchen 1 bis 7 oder der thermoplastischen Formmassen gemäß17. Use of the biodegradable polymers according to claims 5 to 7 or of the thermoplastic molding compositions
Anspruch 8 oder hergestellt gemäß den Ansprüchen 9 bis 16 zur Herstellung von kompostierbaren Formkörpern.Claim 8 or produced according to claims 9 to 16 for the production of compostable moldings.
18. Verwendung der biologisch abbaubaren Polymere gemäß den An- 10 Sprüchen 1 bis 7 der der thermoplastischen Formmassen gemäß18. Use of the biodegradable polymers according to claims 10 to 7 of the thermoplastic molding compositions
Anspruch 8 oder hergestellt gemäß den Ansprüchen 9 bis 16 zur Herstellung von Klebstoffen.Claim 8 or produced according to claims 9 to 16 for the production of adhesives.
15 19. Kompostierbare Formkörper, erhältlich durch die Verwendung gemäß Anspruch 17.15 19. Compostable moldings obtainable by the use according to claim 17.
20. Klebstoffe, erhältlich durch die Verwendung gemäß An¬ spruch 18.20. Adhesives obtainable by use according to claim 18.
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21. Verwendung der biologisch abbaubaren Polymere gemäß den An¬ sprüchen 1 bis 7 oder der thermoplastischen Formmassen gemäß Anspruch 8 oder hergestellt gemäß den Ansprüchen 9 bis 16 zur Herstellung von biologisch abbaυbaren Blends, enthaltend im21. Use of the biodegradable polymers according to claims 1 to 7 or the thermoplastic molding compositions according to claim 8 or produced according to claims 9 to 16 for the production of biodegradable blends containing in
25 wesentlichen die erfindungsgemäßen Polymere und Stärke.25 essential the polymers and starch according to the invention.
22. Biologisch abbaubare Blends, erhältlich durch die Verwendung gemäß Anspruch 21.22. Biodegradable blends obtainable by the use according to claim 21.
30 23. Verfahren zur Herstellung biologisch abbaubarer Blends gemäß Anspruch 22 in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeich¬ net, daß man Stärke mit den erfindungsgemäßen Polymeren mischt.23. The method for producing biodegradable blends according to claim 22 in a manner known per se, characterized in that starch is mixed with the polymers according to the invention.
^5 2 . Verwendung der biologisch abbaubaren Polymere gemäß den An¬ sprüchen 1 bis 7 oder der thermoplastischen Formmassen gemäß Anspruch 8 oder hergestellt gemäß den Ansprüchen 9 bis 16 zur Herstellung von biologisch abbaubaren Schäumen.^ 5 2. Use of the biodegradable polymers according to claims 1 to 7 or the thermoplastic molding compositions according to claim 8 or produced according to claims 9 to 16 for the production of biodegradable foams.
*0 25. Biologisch abbaubare Schäume, erhältlich durch die Verwendung gemäß Anspruch 24.* 0 25. Biodegradable foams obtainable through the use according to claim 24.
45 Biologisch abbaubare Polymere, Verfahren zu deren Herstellung so¬ wie deren Verwendung zur Herstellung bioabbaubarer Formkörper45 Biodegradable polymers, processes for their production and their use for the production of biodegradable moldings
ZusammenfassungSummary
Biologisch abbaubare Polyester Pl, erhältlich durch Reaktion einer Mischung, bestehend im wesentlichen ausBiodegradable polyester P1, obtainable by reaction of a mixture consisting essentially of
(al) einer Mischung, bestehend im wesentlichen aus(al) a mixture consisting essentially of
35 bis 95 mol-% Adipinsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon,35 to 95 mol% of adipic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof,
5 bis 65 mol-% Terephthalsäure oder esterbildende Derivate davon oder Mischungen davon, und5 to 65 mol% of terephthalic acid or ester-forming derivatives thereof or mixtures thereof, and
0 bis 5 mol-% einer sulfonatgruppenhaltigen Verbindung, wobei die Summe der einzelnen Molprozentangaben 100 mol-% beträgt, und0 to 5 mol% of a compound containing sulfonate groups, the sum of the individual mol percentages being 100 mol%, and
(a2) einer Dihydroxyverbindung, ausgewählt aus der Gruppe be¬ stehend aus C2-Cβ-Alkandiolen und Cs-Cio-Cycloalkandiolen,(a2) a dihydroxy compound selected from the group consisting of C 2 -C 6 -alkanediols and Cs-Cio-cycloalkanediols,
wobei man das Molverhältnis von (al) zu (a2) im Bereich von 0,4:1 bis 1,5:1 wählt,the molar ratio of (al) to (a2) being selected in the range from 0.4: 1 to 1.5: 1,
mit der Maßgabe, daß die Polyester Pl ein Molekulargewicht (Mn) im Bereich von 5000 bis 50000 g/mol, eine Viskositätszahl im Bereich von 30 bis 350 g/ml (gemessen in o-Dichlorbenzol/Phenol (Gew.- Verhältnis 50/50) bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% Poly¬ ester Pl bei einer Temperatur von 25°C) und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 170°C aufweisen, und mit der weiteren Maßgabe, daß man von 0,01 bis 5 mol-%, bezogen auf die Molmenge der einge- setzten Komponente (al), eine Verbindung D mit mindestens drei zur Esterbildung befähigten Gruppen zur Herstellung der Polyester Pl einsetzt, sowie der weiteren Maßgabe, daß die Polyester Pl so¬ wohl Hydroxyl- als auch Carboxylendgruppen besitzen, wobei man das Molverhältnis von Carboxylendgruppen zu Hydroxylendgruppen größer als eins wählt,with the proviso that the polyester P1 has a molecular weight (M n ) in the range from 5000 to 50,000 g / mol, a viscosity number in the range from 30 to 350 g / ml (measured in o-dichlorobenzene / phenol (weight ratio 50 / 50) at a concentration of 0.5% by weight of polyester Pl at a temperature of 25 ° C.) and a melting point in the range from 50 to 170 ° C., and with the further proviso that from 0.01 up to 5 mol%, based on the molar amount of component (a1) used, uses a compound D with at least three groups capable of ester formation for the production of the polyester P1, and the further stipulation that the polyester P1 and hydroxyl and also have carboxyl end groups, the molar ratio of carboxyl end groups to hydroxyl end groups being chosen to be greater than one,
sowie weitere biologisch abbaubare Polymere und thermoplastische Formmassen, Verfahren zu deren Herstellung, deren Verwendung zur Herstellung biologisch abbaubarer Formkörper sowie Klebstoffe, biologisch abbaubare Formkörper, Schäume und Blends mit Stärke, erhältlich aus den erfindungsgemäßen Polymeren bzw. Formmassen. as well as other biodegradable polymers and thermoplastic molding compositions, processes for their production, their use for the production of biodegradable molded articles and adhesives, biodegradable molded articles, foams and blends with starch, obtainable from the polymers or molding compounds according to the invention.
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